ECTS - University of Pisa
Lo studente sarà in grado di muoversi con competenza in un laboratorio di Chimica in cui si utilizzino diagnostiche di tipo fisico o fisico-chimico.
The student who successfully completes the course will have the ability to solve the main problems concerning electromagnetism he will meet in his Chemical activity
Prova scritta, consistente nella risoluzione di un problena di elettrodinamica. Approfondimento di alcuni argomenti affrontati durante le lezioni, attraverso la risoluzione di specifici problemi di elettrodinamica.
The student must be able to demonstrate his/her knowledge of the course topics and be able to use such knowledges to solve specific problems.
Lo studente saprà utilizzare in un laboratorio di Chimica gli strumenti impiegati per le varie diagnostiche, che si basano su principi fisici.
The student will be able to use in a chemistry laboratory the tools used for the various diagnostics, which are based on physical principles.
Priva scritta ed orale al termine del corso
Lo studente dovrà inoltre preparare e presentare delle brevi relazioni scritte sui risultati delle esercitazioni di laboratorio.
Written and oral test at the end of the course.
The student will also have to prepare and present short written reports on the results of laboratory exercises.
Saranno acquisite opportune accuratezza e precisione nello svolgere attività di raccolta e analisi di dati sperimentali.
Students will acquire accuracy and precision when collecting and analysing experimental data.
Durante le sessioni di laboratorio saranno valutati il grado di accuratezza e precisione delle attività svolte
During the lab sessions, the accuracy and precision of the activities carried out will be evaluated
Lo studente dovrà possedere le conoscenze e le capacità sperimentali acquisite durante il primo anno del corso di laurea.
The student must possess the knowledge and experimental skills acquired during the first year of the degree course.
Sarebbe utile che lo studente seguisse contemporaneamente i corsi di carattere Chimico-Fisico.
It would be useful for the student to follow the Chemical-Physical courses at the same time.
Il corso è fondamentale per poter seguire i corsi nei quali si dovrà utilizzare la Meccanica Quantistica.
The course is fundamental in order to follow the courses in which Quantum Mechanics will have to be used.
lezioni frontali dove alla presentazione di ogni nuovo fenomeno fisico fa seguito il confrontarsi con qualche specifico problema da risolvere in maniera quantitativa;
esercitazioni in laboratorio in piccoli gruppi;
sito di elearning del corso per scaricamento materiali didattici, comunicazioni docente-studenti, relazioni delle esercitazioni di laboratorio;
ricevimento studenti settimanale ed uso della posta elettronica.
lectures, where the presentation of each new physical phenomenon is followed by the confrontation with some specific problem to be solved quantitatively;
laboratory exercises in small groups;
e-learning site of the course for downloading educational materials, teacher-student communications, reports of laboratory exercises;
weekly student meeting and use of email.
Forza elettrica esercitata tra due cariche. Campo elettrico, energia potenziale di una carica nel campo di una seconda carica.
Definizione di elettronvolt eV. Distinzione fra potenziale elettrico ed energia potenziale di una carica. Il principio di sovrapposizione dei campi elettrici.
Campo elettrico e potenziale elettrico generati da distribuzioni di cariche. Campo e potenziale di un dipolo elettrico.
Quantizzazione del momento angolate: la costante di Plack. Definizione di "corpo nero". Legge di Wien. Legge di Stefan-Boltzmann. La costante di Planck nell'effetto fotoelettrico. La costante di Plack nell'onda associata di De Broglie.
L'operatore vettoriale "nabla". Gradiente di un potenziale. Divergenza del campo elettrico. Teorema di Gauss e Teorema di Stokes.
La prima equazione di Maxwell: div.E=r0/e0. La prima equazione di Maxwell in versione integrale.
Campo elettrico di un piano indefinito di carica. Campo elettrico di un piano di carica dalle dimensioni finite. Condensatore piano. Campo elettrico dentro e fuori dai piani di carica. Definizione di capacità elettrica. Energia accumulata in un condensatore carico. Densità di energia elettrica.
Il campo elettrico di una distribuzione di carica sferica. Considerazioni sulla simmetria del problema e sul principio di sovrapposizione dei campi.
Definizione dei campi vettoriali E,D e H,B.Sorgenti di campo magnetico.
Il campo magnetico generato da un filo rettilineo percorso da corrente elettrica. La forza di Lorentz. Moto di una carica in presenza di un campo magnetico uniforme nello spazio.
Interazione fra due fili conduttori percorsi da una corrente elettrica.Teoria della conduzione elettrica in un metallo secondo il modello classico di Drude e secondo il modello quantistico basato sul gas di elettroni liberi di Fermi.
L'equazione di Ohm. Condutività e resistività elettrica. Riscaldamento di un conduttore attraversato da una corrente elettrica: effetto Joule.
Il solenoide. Campo magnetico all'interno di un solenoide. Coefficiente di autoinduziione. Misura di un campo magnetico costante nel tempo e variabile nel tempo.
div.B=0 . Legge di Hopkinson. Riluttanza magnetica.
Coefficiante di Auto e Mutua induzione, utilizzando la legge di Hopkinson.
Il circuito RLC. Soluzione dell'equazione differenziale lineare Soluzione complessa per la corrente del circuito. Come ottenere la soluzione effettiva partendo da quella complessa.
Il circuito serie RLC. Il metodo complesso per la risoluzione dei circuiti alimentati da tensioni alternate:la soluzione allo stato stazionario. Studio dettagliato della soluzione ottenuta.
Il metodo delle maglie per la risoluzione dei circuiti elettrici. Definizione di maglia, di ramo, di correnti di maglia, correnti di ramo. Richiamo alla risoluzione dei sistemi di equazioni algebriche lineari.
Circuiti filtro: passa alto, passa basso, passa banda. Circuito anti-risonante. Il trasformatore di tensione.
Le equazioni delle onde elettromagnetiche nel vuoto, partendo dalle equazioni di Maxwell. Richiami su alcune propietà matematiche degli operatori vettoriali: il Laplaciano. Soluzione onda piana. Rappresentativo complesso dell'onda piana.
Studio delle caratteristiche di un'onda elettromagnetica piana. Velocità di fase, velocità di gruppo. Andamenti spazio-temporali dei campi elettrici e magnetici. Relazione fra intensità di radiazione e campi elettrici e magnetici. Densità di energia del campo elettromagnetico. Onde elettromagnetiche in un dielettrico. Relazione di dispersione in un dielettrico. Costante dielettrica, indice di rifrazione, velocità di fase di un'onda elettromagnetica monocromatica in un dielettrico.
Concentrazione di una radiazione elettromagnetica mediante un'ottica di focalizzazione. Brillanza di una sorgente di radiazione. Richiami a concetti fondamentali: definizione di angolo solido; alcuni esempi. Relazione fra angolo solido ed angolo di apertura
Magnetismo nella materia.
lezione: introduzione al corso.raffronto forza gravitazionale forza elettrica.forza elettrica esercitata da una carica su una seconda carica. campo elettrico. energia potenziale di una carica nel campo di una seconda carica. atomo di idrogeno come sistema planetario microscopico. energia potenziale, cinetica e totale dell'elettrone. Stato legato: energia totale negativa. (Danilo Giulietti)
Richiami di analisi dei dati, rappresentazione grafica delle misure: grafici e tabelle. Definizioni di grandezze statistiche.
Strumenti di misura: multimetro analogico e digitale.generatore di funzioni ed oscilloscopio.
Misure di resistenze. Verifica della legge di Ohm.
Circuito RC: verifica della legge di scarica di un condensatore.
Analisi della risposta in frequenza di circuiti filtro con componenti passive.
Studio della caratteristica I-V di un diodo a semiconduttore. Circuiti raddrizzatori filtrati.
Electric force exerted between two charges. Electric field, potential energy of a charge in the field of a second charge.
Definition of elettronvolt eV. Distinction between electrical potential and potential energy of a charge. The principle of superposition between electric fields.
Electric field and electrical potential generated by charge distributions. Field and potential of an electric dipole.
Quantization of the angular momentum: the Plack constant. Definition of "black body". Wien Law. Stefan-Boltzmann's law. Planck's constant in the photoelectric effect. Plack's constant in the associated wave of De Broglie.
The "nabla" vector operator. Gradient of a potential. Divergence of the electric field. Gauss's theorem and Stokes's theorem.
The first Maxwell equation: div.E = r0 / e0. The first equation of Maxwell in integral version.
Electric field of an indefinite charge level. Electric field of a charge plane with finite dimensions. Flat condenser. Electric field inside and outside the charge plans. Definition of electrical capacity. Energy accumulated in a charged capacitor. Density of electric energy.
The electric field of a spherical charge distribution. Considerations on the symmetry of the problem and on the principle of overlapping fields.
Definition of vector fields E, D and H, B. Magnetic field sources.
The magnetic field generated by a straight wire carrying an electric current. Lorentz's force. Motion of a charge in the presence of a uniform magnetic field in space.
Interaction between two conducting wires carrying an electric current. The theory of electric conduction in a metal according to the classical Drude model and according to the quantum model based on the free Fermi electron gas.
The Ohm equation. Condutivity and electrical resistivity. Heating of a conductor crossed by an electric current: Joule effect.
The solenoid. Magnetic field inside a solenoid. Self-assessment coefficient. Measure of a magnetic field constant over time and variable over time.
div.B = 0. Hopkinson's law. Magnetic reluctance.
Coefficient of Self and Mutua induction, using the Hopkinson law.
The RLC circuit. Solution of linear differential equation Complex solution for circuit current. How to get the effective solution starting from the complex one.
The RLC series circuit. The complex method for solving circuits powered by alternating voltages: the steady state solution. Detailed study of the solution obtained.
The method of links for the resolution of electrical circuits. Definition of mesh, of branch, of knitting currents, branch currents. Reference to the resolution of systems of linear algebraic equations.
Filter circuits: high pass, low pass, band pass. Anti-resonant circuit. The voltage transformer.
The equations of electromagnetic waves in the vacuum, starting from the Maxwell equations. Recalls on some mathematical properties of the vector operators: the Laplacian. Flat wave solution. Representative complex of the plane wave.
Study of the characteristics of a plane electromagnetic wave. Phase speed, group speed. Space-time trends in electric and magnetic fields. Relationship between intensity of radiation and electric and magnetic fields. Energy density of the electromagnetic field. Electromagnetic waves in a dielectric. Dispersion relation in a dielectric. Dielectric constant, refractive index, phase velocity of a monochromatic electromagnetic wave in a dielectric.
Concentration of electromagnetic radiation by focusing optics. Brilliance of a radiation source. References to fundamental concepts: definition of solid angle; some examples. Relationship between solid angle and opening angle
Magnetism in the subject.
lesson: introduction to the course. gravity force electric force. electric force exerted by a charge on a second charge. electric field. potential energy of a charge in the field of a second charge. hydrogen atom as a microscopic planetary system. potential, kinetic and total electron energy. Tied state: total negative energy. (Danilo Giulietti)
Review of data analysis, graphical representation of measurements: graphs and tables. Definitions of statistical quantities.
Measuring instruments: analog and digital multimeter. Function generator and oscilloscope.
Resistance measurements. Verification of the law of Ohm.
RC circuit: verification of the discharge law of a capacitor.
Analysis of the frequency response of filter circuits with passive components.
Study of the I-V characteristic of a semiconductor diode. Filtered rectifiers circuits.
Non suggerisco un testo particolare; lo studente è libero di utilizzare i libri che gli piacciono dedicati agli argomenti del corso. Di solito lui mi mostra il libro e io dico se è adeguato o no.
I do not suggest a particular book; the students are free to use the books on the topics of the course they like best. Usually they shows the book to assess it is adequate or not.
Priva scritta ed orale.
Final oral exam
Final written exam
