- Area di Scienze
- Corso di Laurea Triennale
- Ottica e Optometria [E3002Q]
- Insegnamenti
- A.A. 2024-2025
- 2° anno
- Fisica II
- Introduzione
Syllabus del corso
Obiettivi
L'insegnamento di Fisica II intende fornire allo studente le basi dell'elettromagnetismo classico partendo dai concetti di base e dalle principali leggi fisiche che coinvolgono campo elettrico e campo magnetico, per passare poi ai campi variabili nel tempo e alle onde elettromagnetiche.
Contenuti sintetici
CAMPO ELETTRICO
CAMPO MAGNETICO
INDUZIONE ELETTROMAGNETICA
EQUAZIONI DI MAXWELL
Programma esteso
CAMPO ELETTRICO
Carica elettrica; legge di Coulomb; campo elettrico e sue proprietà; calcolo del campo elettrico con la legge di Coulomb; linee di forza del campo elettrico; legge di Gauss; calcolo del campo elettrico con la legge di Gauss.
Proprietà elettrostatiche di un conduttore; energia potenziale nel campo elettrostatico; potenziale elettrico; differenza di potenziale; relazione tra campo e potenziale elettrico; capacità e condensatori; condensatori in serie e in parallelo; energia elettrostatica.
Corrente e resistenza; legge di Ohm; resistenze in serie e in parallelo; forza elettromotrice; energia elettrica e potenza; processi di carica e scarica di un condensatore.
CAMPO MAGNETICO
Forza di Lorentz; campo magnetico; forza agente su un conduttore percorso da corrente; momento agente su una spira percorsa da corrente; moto di una carica in campo magnetico.
Sorgenti di campo magnetico; legge di Biot-Savart; calcolo del campo magnetico con la legge di Biot-Savart; legge di Ampère; calcolo del campo magnetico con la legge di Ampère; forza agente fra conduttori percorsi da corrente; la legge di Gauss per i campi magnetici; corrente di spostamento e legge di Ampère-Maxwell.
Legge di Faraday Neumann e principio di Lenz; forza elettromotrice indotta; generatori e campo elettromotore indotto; autoinduzione; energia nei circuiti LR; mutua induzione.
Le eqq. di Maxwell nel vuoto. Proprietà magnetiche della materia; momenti magnetici e magnetizzazione. Le eqq. di Maxwell nei mezzi.
ONDE ELETTROMAGNETICHE
Onde armoniche ed equazione delle onde (richiami); onde piane; relazioni fra campo elettrico e campo magnetico; equazione delle onde per il campo elettrico e il campo magnetico; onde elettromagnetiche; energia trasportata dalle onde elettromagnetiche e vettore di Poynting. Dipolo elettrico oscillante come sorgente di onde elettromagnetiche; spettro elettromagnetico. Interferenza; pacchetto d'onde.
Prerequisiti
E' indispensabile conoscere in modo sicuro i contenuti degli insegnamenti di matematica del I e II anno e di Fisica I.
Modalità didattica
Lezioni frontali, con discussione di esempi ed esercizi, tenute in italiano.
Materiale didattico
Un testo universitario che proponga la trattazione classica dell'elettromagnetismo può essere adatto a preparare l'esame, ma si consiglia di verificare con la docente; un testo del livello di approfondimento adeguato è:
P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, Elementi di Fisica, elettromagnetismo e onde (Edises Università).
Sulla pagina elearning dell'insegnamento vengono rese disponibili, per circa 10 giorni, le registrazioni delle lezoni stesse tenute in aula. Si intende come materiale di supporto per chi sia stato assente o desideri rivedere i propri appunti.
Periodo di erogazione dell'insegnamento
II anno, I e II semestre.
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Prova scritta, costituita da esercizi da risolvere applicando le principali leggi dell'elettromagnetismo. La prova viene valutata sulla base dei livelli A, B, C, D; chi abbia almeno C può accedere alla prova orale. Esempi di esercizi come quelli della prova scritta vengono presentati e discussi in aula.
Prova orale su tutto il programma per chi raggiunge almeno il livello C nella prova scritta. E' possibile sostenere la prova orale nello stesso appello in cui si è superata la prova scritta o in quello immediatamente successivo (o in entrambi); per gli appelli ancora successivi la prova scritta non vale più e va quindi affrontata e superata di nuovo.
L'esito della prova scritta e il calendario delle prove orali sono pubblicati sulla pagina e-learning dell'insegnamento.
Il voto finale viene assegnato tenendo conto della prova orale; la prova scritta serve solo come ammissione alla prova orale.
Orario di ricevimento
Su appuntamento: adele.sassella@unimib.it
Sustainable Development Goals
Aims
The course Fisica II is aimed at providing the students with the basic knowledge of classical electromagnetic theory, from teh electric and magnetic fields, to time-depedent fields and electromagnetic waves.
Contents
ELECTRIC FIELD
MAGNETIC FIELD
ELECTROMAGNETIC INDUCTION
MAXWELL EQUATIONS
Detailed program
ELECTRIC FIELD
Electric charge; Coulomb law; electric field and its properties; electric field calculation by the Coulomb law; force lines of the electric field; Gauss law; electric field calculation by the Gauss law; electrostatic properties of a conductos; potential energy in the electric field; electric potential; voltage; relation betwee electric field and voltage; capacity and capacitors; series and parallel configurations of capacitors; electrostatic energy; electrical current and resistence; Ohm law; series and parallel configurations of resistors; electromotive force; electric energy and power; capacitor charge and discharge.
MAGNETIC FIELD
Lorentz force; force on a conductor with electric current; torque acting on a coil; Biot-Savart law; magnetic field calculation by the Biot-Savart law; Ampère law; magnetic field calculation by the Ampère law; magetic field in a coil; force acting between conductors with electric currents; Gauss law for magnetic fields; displacement current and the Ampère-Maxwell law.
Faraday Neumann law and Lenz principle; induced electromotive force; power supplies; induced electric field; self-induction; energy in RL circuits; mutual induction.
Maxwell equations in vacuum. Magnetic properties of the matter; magnetic moments and magnetization. Maxwell equations in the matter.
ELECTROMAGNETIC WAVES
Armonic waves and wave equation; plane waves; relation between electric field and magnetic field in plane waves; wave equation for electric field and magnetic field; electromagnetic field; energy carried by electromagnetic waves and Poynting vector. Oscillating dipoles as source of electromagnetic waves; electromagnetic spectrum. Interference; wave packets.
Prerequisites
Basic knowledge from the courses of Mathematics I and II and Physics I.
Teaching form
Lessons and exercices in Italian.
Textbook and teaching resource
A university textbook about Classical electromagnetism can be the proper choice; a textbook with the right level for this Course is:
P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, Elementi di Fisica, elettromagnetismo e onde (Edises Università).
All the lessons are recorded and published in the elearning platform, open to all students for about 10 days, as a support to the students who missed the lessons or need to revew their notes.
Semester
II year, I and II semester.
Assessment method
Written exam with exercices similar as those discussed during the year; four possible levels: A, B, C, D. For the students reaching at least level C, oral exam. The written exam is only aimed at selecting the students for the oral exam.
The oral exam consists in the discussion of the fundamental subjects of classical electromagnetism, presented and explained during the classes.
The final mark considers the oral exam.
Office hours
Upon request, via e-mail: adele.sassella@unimib.it
Sustainable Development Goals
Scheda del corso
Staff
-
Adele Sassella