Course Syllabus
Obiettivi
L'obiettivo del corso è di fornire conoscenze teoriche ed applicative di elettromagnetismo ed ottica. Tramite esperienze di laboratorio mirate, il corso mira inoltre a consolidare le conoscenze teoriche ottenute nel corso di Fisica II e estenderle a concetti base di circuitistica. Le esperienze in laboratorio infine attendono a insegnare criteri e metodologie sperimentali e di analisi dati.
Contenuti sintetici
Il corso tratta in modo teorico e pratico argomenti di elettromagnetismo presentati nel corso di Fisica 2 e complementa le conosconze con contenuti di analisi dei circuiti in corrente continua ed in corrente alternata. Anche in questo caso, la trattazione avviene in modo teorico con lezioni frontali e la validazione dei concetti è ottenuta sperimentalmente dagli stessi studenti con esperienze in laboratorio.
Programma esteso
Il corso comprende i seguenti argomenti trattati in ordine sequenziale:
1) Elementi di analisi degli errori con il metodo dei minimi quadrati
2) Leggi Kirkhoff e analisi di circuiti elettrici elementari
3) Resistenze e alimentatori in serie e in parallelo
4) Principi di funzionamento di voltmetri, amperometri e oscilloscopi
5) Condensatori: carica e scarica, collegamento in serie e parallelo, circuiti RC
6) Campi magnetici e correnti indotte
7) Induttori e comportamento transiente, circuiti LR
8) Oscillatore elettromagnetico, circuito LC
9) Circuiti in corrente alternata: Impedenza resitiva, capacitiva e induttiva
10) Circuiti LRC
11) Trasformatori elettrici
12) Cenni di interferometria
Le esperienze di laboratorio sono le seguenti:
A) Resistività dei metalli
B) Carica/scarica condensatori
C) Cella elettrolitica
D) Circuito LRC
E) Caratterizzazione di un Triodo
F) Trasformatori
G) Misura campi di magnetici
H) Interferometro di Michelson
I) Misure di impedenza
L) Restsienza di metalli vs. Temperatura
M) Misura ε0
Prerequisiti
Conoscenze di matematica e calcolo differenziale, conoscenze di elettromagnetismo da Fisica 2, conoscenze di analisi degli errori.
Modalità didattica
Lezioni frontali in cui sono trattati gli argomenti in modo teorico ed esposte le modalità sperimentali. Esperienze pratiche di laboratorio. Le lezioni si tengono in lingua
italiana.
Materiale didattico
Testo di Fisica 2 in accordo col docente (per esempio ELEMENTI di FISICA, P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, EdiSES)
Testo di analisi degli errori (per esempio INTRODUZIONE ALL’ANALISI DEGLI ERRORI, J.R.Taylor, Zanichelli)
Dispense fornite dal docente
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Secondo semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Relazione scritta su due esperienze di laboratorio a scelta dello studente.
Esame orale su conoscenze teoriche e pratiche riguardanti gi argomenti del corso.
L'esame orale, con voto in trentesimi, ha lo scopo di verificare:
1) la proprietà di linguaggio
2) la conoscenza delle teorie affrontate nel corso
3) il livello di comprensione delle teorie affrontate nel corso
Orario di ricevimento
Da concorcordarsi col docente.
Aims
The aim of the course is to provide theoretical and applicative knowledge of electromagnetism and optics. Through targeted laboratory experiences, the course also aims to consolidate the theoretical knowledge obtained in the Physics II course and extend it to basic concepts of circuitry. Finally, the experiences in the laboratory aim to teach experimental criteria and methodologies and data analysis.
Contents
The course deals theoretically and practically with topics of electromagnetism presented in the Physics 2 course and complements the knowledge with the contents of analysis of direct current and alternating current circuits. Also in this case, the discussion takes place in a theoretical way with lectures and the validation of the concepts is obtained experimentally by the same students with experiences in the laboratory.
Detailed program
** The course includes the following topics covered in sequential order: **
1 ) Elements of error analysis with the least squares method
2 ) Kirkhoff laws and analysis of elementary electric circuits
3 ) Resistors and power supplies in series and in parallel
4 ) Principles of operation of voltmeters, ammeters and oscilloscopes
5 ) Capacitors: charge and discharge, series and parallel connection, RC circuits
6 ) Magnetic fields and induced currents
7 ) Inductors and transient behavior, LR circuits
8 ) Electromagnetic oscillator, LC circuit
9 ) Alternating current circuits: Resitive, capacitive and inductive impedance
10 ) LRC circuits
11 ) Electric transformers
12 ) Basics of interferometry
** Laboratory experiences are as follows: **
A) Resistivity of metals
B) Charge / discharge capacitors
C) Electrolytic cell
D) LRC
E) Triode
F) Transformers
G) Measurement of magnetic fields
H) Michelson interferometer
I) Impedance measurement
L) Resistance vs. Temperature
M) Measurement of the dielectric constant of vacuum, ε0
Prerequisites
Knowledge of mathematics and differential calculus, knowledge of electromagnetism from Physics 2, knowledge of error analysis.
Teaching form
Lectures in which the topics are dealt with in a theoretical way and the experimental methods are exposed. Practical laboratory experiences. The lessons are held in Italian language.
Textbook and teaching resource
ELEMENTS of PHYSICS, P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, EdiSES)
Error analysis book (for example INTRODUCTION TO ERROR ANALYSIS, J.R.Taylor, Zanichelli)
Notes provided by the teacher
Semester
Second semester
Assessment method
Written report on two laboratory experiences chosen by the student.
Oral exam on theoretical and practical knowledge concerning the topics of the course.
The oral exam, with a mark out of thirty, aims to verify:
1 ) the language property
2 ) knowledge of the theories addressed in the course
3 ) the level of understanding of the theories addressed in the course
Office hours
To be agreed with the teacher.
Staff
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Sergio Brovelli
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Francesco Carulli
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Francesca Cova
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Irene Villa