ECTS - University of Pisa
The student who successfully completes the course will have a good knowledge of the basic principles of electromagnetism in vacuum and in materials and mastery of the method of analysis and problem solving.
In the written exam the student must demonstrate his ability to analyze and solve problems related to the topics covered in the course. During the oral exam the student must demonstrate its understanding of the fundamental laws of classical electromagnetism and be able to apply them to the analysis and resolution of related problems.
Methods:
Delivery: face to face
Learning activities:
Attendance: Advised
Teaching methods:
PROGRAMMA DI FISICA GENERALE II (6 CFU)
INGEGNERIA DELL’ENERGIA
A.A. 2018/2019– Docente Giuliana Rizzo -
Testi di riferimento:
Si premette che un qualunque testo universitario di Fisica II (elettromagnetismo) contiene la maggior parte degli argomenti che sono stati trattati nel corso.
G.CANTATORE-L.VITALE, Gettys Fisica 2 Elettromagnetismo - Onde (4a ed., McGraw-Hill)
Un ottimo testo per approfondimenti: La fisica di Feynman vol.2 Elettromagnetismo e materiali - Zanichelli
Alcuni argomenti trattati a lezione (campi elettrici e magnetici nei materiali) sono approfonditi nel testo:
I.E. IRODOV “Le basi dell’elettromagnetismo” – Edizioni ETS: Cap 3 e 7.
La carica elettrica e il campo elettrostatico: Capitolo 1 - Gettys
- la carica elettrica e la legge di Coulomb(unita' di misura della carica)
- il campo elettrico (definizione operativa, concetto di carica di prova, unita' di misura)
- il campo elettrico di un sistema di cariche puntiformi
- il campo elettrico di un dipolo elettrico e andamento a grandi distanze
- il campo elettrico di una distribuzione continua (densita' volumica, superficiale e di linea)
- le linee di campo (linee di carica puntiforme e di dipolo)
- calcoli di campi elettrici: la bacchetta carica, l'anello, il disco
- moto di una carica puntiforme in campo uniforme
La Legge di Gauss: Capitolo 2- Gettys
- il flusso del campo
- la legge di Gauss
- calcolo di campi generati da distribuzioni ad alta simmetria (simmetria, sferica, cilindrica, piana)
Il potenziale elettrico: Capitolo 3- Gettys
- richiami su definizioni di forze conservative e di energia potenziale
- Forza elettrostatica conservativa
- la conservativita' del campo elettrostatico e la sua circuitazione
- Definizione di energia potenziale elettrostatica e di potenziale elettrostatico.
- come ricavare E dal potenziale
- lavoro fatto dal campo E e differenza di potenziale (definizione operativa e unita' di misura)
- differenza di potenziale in un campo uniforme
- potenziale di una carica puntiforme
- potenziale di un sistema di cariche puntiformi
- potenziale di una distribuzione continua
- calcolo di potenziali di distribuzioni continue (2 metodi): potenziale di una bacchetta, anello, disco, sfera
- energia di configurazione di distribuzioni di cariche discrete e continue.
Proprieta’ dei conduttori in equilibrio elettrostatico: Capitolo 4- Gettys
- valore del campo interno e della densita' di carica superficiale
- valore e orientazione del campo sulla superficie
- potenziale del conduttore
- campo all'interno di una cavita' (schermo elettrostatico)
- potere delle punte
Capacita’ e dielettrici: Capitolo 4- Gettys
- la capacita' (definizione e unita' di misura)
- calcoli di capacita': il condensatore piano, il condensatore cilindrico, il condensatore sferico)
- condensatori in serie e in parallelo
- energia del condensatore e densita' di energia del campo elettrico
- condensatori riempiti con dielettrici e la costante dielettrica relativa
- il campo elettrico in dielettrici isotropi e omogenei e le cariche di polarizzazione.
- il teorema di Gauss per il campo E nei materiali.
- il vettore P polarizzazione per unita’ di volume ed il teorema di Gauss per il campo P
- il vettore D, il teorema di Gauss per il campo D.
- Condizioni al contorno per i campi E e D (componenti parallele e perpendicolari) all’interfaccia tra due dielettrici.
La corrente elettrica e circuiti in continua : Capitolo 6- Gettys
- i generatori di tensione continua e la batteria
- la corrente elettrica e la sua unita' di misura
- corrente prodotta da un sistema di cariche in movimento
- la densita' di corrente e la conducibilita' elettrica
- la legge di Ohm e la resistenza elettrica R (unita' di misura di R)
- la resistivita' elettrica
- la legge di Joule
- la conservazione della carica
- Resistori in serie ed in parallelo
- Circuito RC
Il Campo Magnetostatico: Capitolo 7- Gettys
- la forza magnetica e il campo magnetostatico (definizione operativa e unita' di misura)
- forza su un filo percorso da corrente
- Momento meccanico su una spira
- moto di una carica in un campo magnetico uniforme
- cenni su applicazioni: lo spettrometro di massa e l’effetto Hall
Le Sorgenti del Campo Magnetico: Capitolo 8 e 11 - Gettys
- la legge di Biot e Savart
- calcoli di campi magnetici:
campo di una bacchetta,campo di un filo indefinito, campo sull'asse di una spira
- forza fra due fili paralleli
- la legge di Ampere
- calcolo del campo magnetico in condizioni di alta simmetria:
filo indefinito, piastra, toro, solenoide
- il flusso del campo magnetico e la legge di Gauss per il magnetismo
- cenni sul magnetismo nella materia e correnti di magnetizzazione.
- teorema di Ampere per il campo B nei materiali
- il vettore H , il teorema di Ampere per il vettore H.
- Condizioni al contorno per i campi H e B all’interfaccia tra due materiali.
Campi variabili nel tempo Cap 9 - Gettys
- Induzione e legge di Faraday
- forza elettromotrice dinamica
- la legge di Lenz
- la circuitazione del campo elettrico
- fem indotte e campi elettrici indotti
- cenni su generatori, motori
Autoinduzione e mutua induzione Cap 10 - Gettys
- autoinduttanza e mutua induttanza
- calcoli di autoinduttanze e mutue induttanze: solenoide, solenoidi accoppiati,spire accoppiate, linea bifilare
- energia di un sistema di spire e densita' di energia del campo magnetico
- il circuito RL
Legge di Ampere Maxwell ed equazioni di Maxwell
- la corrente di spostamento Cap 8 par 7 - Gettys
- le equazioni di Maxwell Cap 14 par 1, 2- Gettys
The course aims to describe the laws of classical electromagnetism in vacuum and in materials: electrostatics, electric currents, magnetostatics, electromagnetic induction, with the goal of a full understanding of Maxwell's equations in integral form.
Testi di riferimento:
Si premette che un qualunque testo universitario di Fisica II (elettromagnetismo) contiene la maggior parte degli argomenti che sono stati trattati nel corso.
G.CANTATORE-L.VITALE, Gettys Fisica 2 Elettromagnetismo - Onde (4a ed., McGraw-Hill)
Un ottimo testo per approfondimenti: La fisica di Feynman vol.2 Elettromagnetismo e materiali - Zanichelli
Alcuni argomenti trattati a lezione (campi elettrici e magnetici nei materiali) sono approfonditi nel testo:
I.E. IRODOV “Le basi dell’elettromagnetismo” – Edizioni ETS: Cap 3 e 7.
Home page docente:
http://www.iet.unipi.it/g.rizzo/
L'esame consiste di una prova scritta della durata di tre ore e di una prova orale. Si accede alla prova
orale dopo il superamento dello scritto con votazione di almeno 18/30.
