Prepazione di scuola media superiore con elementi base di analisi matematica: studio di funzione, derivata e integrale di funzioni elementari.

ELETTROSTATICA:

Legge di Coulomb - Campo elettrico di una carica puntiforme E=(kq/r2) Principio di sovrapposizione: E = ∑Ek . Campo elettrico di una distribuzione continua di carica: filo rettilineo; disco e passaggio al limite al piano indefinito.

Circuitazione del campo elettrostatico e definizione di differenza di potenziale: Va - Vb =  Potenziale di una carica puntiforme V = kq/r . Il campo come gradiente del potenziale in una dimensione: E = –dV/dx.

1a equazione di Maxwell: Teorema di Gauss: = ∑qint /e0

Elettrostatica dei conduttori. Capacità del conduttore isolato C = Q/V . Capacità di un condensatore: sferico, cilindrico e piano. Condensatori in serie ed in parallelo. Dielettrici e costante dielettrica. Energia elettrostatica di un sistema di cariche. Energia di un conduttore carico, energia del condensatore carico. Densità di energia elettrostatica ue = e0E2/2.

CORRENTE ELETTRICA:

Intensità di corrente: i=dq/dt e vettore densità di corrente J. Conducibilità, resistività e resistenza elettrica. Legge di Ohm: J=sigmaE e sua forma per i circuiti:  ∆V = Ri. Legge di Davy: R = rl/A. Potenza P=Vi erogata da un generatore di corrente e legge di Joule W = ∫ Ri2dt. Conservazione della carica e teorema di continuità. Carica e scarica del condensatore: circuito RC e sua costante tempo t = RC . Principi di Kirchhoff per le maglie ∑∆Vk = 0 e per i nodi  ∑ik = 0. Resistenze in serie ed in parallelo.

CAMPO MAGNETICO:

Campo magnetico generato da una corrente. Legge di Biot-Savart. Teorema di Ampère.

2a equazione di Maxwell: Teorema di Gauss per il campo magnetico.

Forza di Ampère: F=∫idsxB. Definizione di ampere (unità di misura di corrente). Forza di Lorentz agente su una particella carica in moto: F = qvxB. Moto di particelle cariche in campo elettrico e magnetico. Ciclotrone e suoi limiti. Unità di misura: il tesla, il gauss e l’ev. Sbarretta conduttrice in moto in campo magnetico.

INDUZIONE ELETTROMAGNETICA:

Legge di Faraday-Neumann-Lenz: eps = – dFlux(B)/dt. Forza elettromotrice indotta.  

3a equazione di Maxwell:   

Autoinduzione: auto-flusso Fa e coefficiente di autoinduzione L=Fa /i . Circuito RL e sua costante tempo t  = L/R: grafico. Circuito LC: sfasamento tra carica e corrente. Energia magnetica nell’induttore. Densità di energia magnetica umagn.= B2/2m0.

Mutua induzione e coefficiente di mutua induzione M = f2/i1|i2=0. Calcolo di M per due solenoidi con accoppiamento magnetico perfetto. Espressione M = αÖ(L1L2), dove 0 £ α £ 1.

Rocchetto di Rumkhorff: principio del trasformatore. Principio di funzionamento del motore elettrico.

Effetto pellicolare (effetto Kelvin).

4a equazione di Maxwell:

Corrente di spostamento: esempio con la carica di un condensatore.

EQUAZIONI DI MAXWELL E LORO SOLUZIONE: onde elettromagnetiche

Le quattro equazioni di Maxwell e loro forma nel vuoto: esistenza di un’equazione d’onda.

Soluzione delle onde piane del tipo F(x±ct). Caratteristiche generali delle onde piane: lunghezza d’onda, numero d’onda k, frequenza e frequenza angolare w. Velocità di fase per mezzi non dispersivi: V = w/k. Spettro elettromagnetico. Energia trasportata da un’onda e.m. e definizione del vettore di Poynting. Applicazione del vettore di Poynting per un semplice circuito con batteria e resistenza e per un solenoide rettilineo con corrente variabile nel tempo i(t). Antenna quadrata e antenna U.

SERWAY - JEVETT : FISICA per SCIENZE ed INGEGNERIA vol.secondo

Dispense del docente: Lezioni di Fisica (Masini-Verlicchi) 

Capitolo 1°: tutto ad esclusione del §1.3.

Capitolo 2°: tutto ad esclusione dei §2.9 e §2.10.

Capitolo 3°: Tutto, del §3.10 solo pag. 185-186.

Capitolo 4°: Tutto ad esclusione dei §4.3, §4.4, §4.5

Capitolo 5°: §5.1, §5.2, §5.3, §5.4.

Esame orale