ECTS - University of Pisa
Il corso si prefigge di fornire allo studente le basi dell'elettrodinamica classica con l'introduzione delle equazioni di Maxwell, nel vuoto e in presenza di materia, e della forza di Lorentz. La trattatazione relativista della elettrodinamica sara anche introdotta con le trasformazioni relativistiche di campi e dei potenziali elettrici e magnetici. Le proprietà delle onde elettromagnetiche, e non solo, saranno discusse insieme alla loro produzione attraverso la radiazione di dipolo e di quadrupolo, così come la loro propagazione nella materia. I fenoneni di interferenza e diffrazione daranno infine presentati. Lo studente durante e alla fine del corso dovra' essere in grado di svolgere esercizi scritti con la valutazione anche dei risultati numerici ottenuti e, in caso, anche delle approssimazioni effettuate.
After completing the course successfully a student will possess a basic knowledge of classical electromagnetism in vacuum and in presence of matter using Maxwell's equations and the Lorentz force. He/she will be introduced to the theory of special relativity applied to electrodynamics and to the electromagnetic radiation phenomena. Properties of waves, electromagnetic and other, are presented, as well as their propagation in matter. Finally, interference and diffraction are discussed. The student will be able to solve physics problems of interest, discussing numerical results and approximations.
Esame scritto 3h e orale 1h.
The student is required to know and understand the basic principles of electromagnetism and must prove her/his ability of organizing thought and solving problems in a 3 hours written exam and in an (sometimes 1 hour long) oral exam.
Methods:
Further information:
Final written exam (or 3 written exams during the course) 50% Final oral exam 50%
Capacità di descrivere fenomeni di elettromagnetismo classico e darne una formulazione quantitativa
Skills to describe classical electromagnetism phenomena and give a quantitative description.
Attraverso l'analisi e risoluzione di problemi.
Through problem analysis and solving.
La materia prevede l'apprendimento individuale, nelle esercitazioni si stimolerà il lavoro di gruppo.
Generalita' su conservazione di energia , impulso e momento angolare, Equazioni di Newton. Concetto di campo e di potenziale.
Lezioni frontali
Frequenza consigliata
Delivery: face to face
Attendance: definitely advised
Learning activities:
Teaching methods:
-Introduzione alle forze elementari e intensita' relative
-Gli operatori differenziali gradiente, divergenza, rotore. Elementi base del calcolo di integrali di linea , di superficie e di volume. Teorema di Gauss e di Stokes
-Campo elettrico di Coulomb. potenziale e campi elettrici generati da distribuzioni di cariche. divergenza del campo elettrico.
-Campi elettrici generati da dipoli e quadrupoli.
-Elettrostatica dei conduttori, metodo immagini.
-Elettrostatica nei dielettrici: campo di induzione elettrica D e polarizzazione elettrica P.
-Energia associata ai campi elettrici.
-Coefficienti di capacita' e di induzione elettrica.
-Correnti elettriche, equazione di continuita', resistivita' e resistenze elettriche.
-Generatore di forze elettromotrici. Leggi di Kirkhoff.
-Campi magnetii stazionari nel vuoto generati da distribuzioni di corrente.
- Forze su circuiti percorsi da correnti in campo magnetico.
-Forza di Lorentz.
-Moto di carica elettrica in campo magnetico e elettrico uniformi e costanti.
-Forze e momenti delle forze tra circuiti percorsi da correnti.
-Calcolo del campo di induzione magnetica generato da distributioni di correnti.
-Divergenza e rotore del campo magnetico in condizioni stazionarie.
-Dipolo magnetico e campo da esso generato
-Il potenziale vettore.
Proprieta' magnetice della materia : diamagnetismo e paramagnetismo, Magnetizzazione M, suscettivita' magnetica e vettore intensita' del campo magnetico H. Fenomeno del ferromagnetismo e ciclo di isteresi.
-Induzione magnetica equazione di Maxwell relativa. Mutua indzione e autoinduzione.
-Energia associata ai campi magnetici.
-Correnti di spostamento e relativa equazione di Maxwell.
-Conservazione dell'energia elettromagnetica e vettore di Poynting.
-Equazione delle onde elettromagnetiche e sua soluzione in semplici casi.
-Onde elettromagnetiche stazionarie.
-Onde elettromagnetiche nei dielettrici, nei conduttori, nei plasma.
-Energia, impulso e momento angolare associati a un'onda elettromagnetica.
-Pressione di radiazione.
-Sviluppo in serie di Fourier di un pacchetto d'onda. Velocita' di fase e di gruppo.
-Trattazione relativistica dei potenziali elettromagnetici. Tensore del campo elettromagnetico e trasformazioni relativistiche dei campi.
-Radiazione di dipolo da un sistema di cariche in moto.
-Radiazione di quadrupolo.
-Radiazione da una singola carica in moto anche relativistico.
-Sezione d'urto Thomson.
-Riflessione e rifrazione di onde elettromagnetiche. Leggi di Snell e di Fresnel. Birifrangenza.
-Interferenza tra onde elettromagnetiche: esperimento di Young e di Michelson e Morley.
-Diffrazione di Fraunhofer.
-Il reticolo di diffrazione.
Differential and integral operators. Electrostatics in vacuum and in media. Maxwell equations of electrostatics. Electric currents and magnetostatics in vacuum and in media and related Maxwell equations. Lorentz force. Time variable electric and magnetic fields and related Maxwell equation. Theory of waves. Retarded potentials, and electromagnetic waves. Near fields and radiation fields. Electric and magnetic dipole radiation. Poynting theorem. Electromagnetism and special relativity: 4-current, 4-potential and the electromagnetic field tensor. Electromagnetism in media: dielectric function, reflection and refraction, birefringence. Optics: interference and diffraction.
"Fisica 2" Nigro, Mazzoldi e Voci, EdiSES, Napoli.
"Fisica elettromagnetismo e ottica" Mencuccini e Silvestrini, editrice Ambrosiana" e esercizi relativi
"Classical electrodynamics" J.D Jackson, ed J. Weeler and sons.
"Introduction to electrodynamics" D.J. Griffiths , ed. Bejing World, Pub Corp. and related problems.
The Feynman Lectures on Physics Vol.2
"Fisica 2" Nigro, Mazzoldi e Voci, EdiSES, Napoli.
"Fisica elettromagnetismo e ottica" Mencuccini e Silvestrini, editrice Ambrosiana" e esercizi relativi
"Classical electrodynamics" J.D Jackson, ed J. Weeler and sons.
"Introduction to electrodynamics" D.J. Griffiths , ed. Bejing World, Pub Corp. and related problems.
The Feynman Lectures on Physics Vol.2
Esame scritto (3h) e orale (1h).
Written (3h) and oral (1h) examination
