Scheda programma d'esame
FISICA 2
FRANCESCO FIDECARO
Anno accademico2021/22
CdSFISICA
Codice029BB
CFU15
PeriodoAnnuale
LinguaItaliano

ModuliSettore/iTipoOreDocente/i
FISICA 2FIS/01LEZIONI120
LORENZO BIANCHINI unimap
FRANCESCO FIDECARO unimap
ALESSANDRO STRUMIA unimap
Obiettivi di apprendimento
Learning outcomes
Conoscenze

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.

Knowledge

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. 

Modalità di verifica delle conoscenze

Esame scritto 3h e orale 1h.

Assessment criteria of knowledge

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:

  • Final oral exam
  • Final written exam
  • Periodic written tests

 

Further information:
Final written exam (or 3 written exams during the course) 50% Final oral exam 50%

Capacità

Capacità di descrivere fenomeni di elettromagnetismo classico e darne una formulazione quantitativa

Skills

Skills to describe classical electromagnetism phenomena and give a quantitative description.

Modalità di verifica delle capacità

Attraverso l'analisi e risoluzione di problemi.

Assessment criteria of skills

Through problem analysis and solving.

Comportamenti

La materia prevede l'apprendimento individuale, nelle esercitazioni si stimolerà il lavoro di gruppo.

Prerequisiti (conoscenze iniziali)

Generalita' su conservazione di energia , impulso e momento angolare, Equazioni di Newton. Concetto di campo e di potenziale.

Indicazioni metodologiche

Lezioni frontali

Frequenza consigliata

Teaching methods

Delivery: face to face

Attendance: definitely advised

Learning activities:

  • attending lectures
  • preparation of oral/written problem solving
  • participation in discussions
  • individual study
  • Bibliography search

 

Teaching methods:

  • Lectures
  • Seminar
  • Task-based learning/problem-based learning/inquiry-based learning

 

Programma (contenuti dell'insegnamento)

-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.

Syllabus

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.

Bibliografia e materiale didattico

"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

Bibliography

"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

Modalità d'esame

Esame scritto (3h) e orale (1h).

Assessment methods

Written (3h) and oral (1h) examination

Ultimo aggiornamento 27/07/2021 10:54