Il corso di Fisica II è la continuazione naturale del corso di Fisica I. Mentre in questo ultimo sono presentate le leggi della Meccanica Newtoniana e i Principi della Termodinamica, in questo corso si presentano le leggi fondamentali associate all’Elettromagnetismo classico. Pertanto, dopo il corso di Fisica II, lo studente/la studentessa sarà in grado di distinguere tra gli aspetti fondamentali della forza gravitazionale e la forza elettromagnetica; in base alla sua origine, grandezza e applicabilità. In aggiunta, lo studente/la studentessa svolgerà un grado di astrazione più elevato, purché sia in grado di utilizzare adeguatamente gli strumenti del Calcolo Vettoriale (Algebra Vettoriale e Calcolo Differenziale e Integrale) e Geometria Euclidea. Ciò significa: (i) capire le condizioni imposte in ogni singola situazione fisica; (ii) riconoscerla tra i concetti presentati durante il corso; (iii) visualizzarla (geometricamente); e (iv) tradurre il problema fisico a una equazione matematica da risolvere analiticamente.
Nello specifico del corso di Fisica II, lo studente/la studentessa acquisirà familiarità con il concetto di campo, e avrà interiorizzato l’importanza della sua simmetria per risolvere problemi di Elettromagnetismo.
Alla fine, si spera di aver fornito allo studente/alla studentessa con i concetti chiave della fisica in cui si bassano le diverse applicazioni industriali elettriche.
Nello specifico del corso di Fisica II, lo studente/la studentessa acquisirà familiarità con il concetto di campo, e avrà interiorizzato l’importanza della sua simmetria per risolvere problemi di Elettromagnetismo.
Alla fine, si spera di aver fornito allo studente/alla studentessa con i concetti chiave della fisica in cui si bassano le diverse applicazioni industriali elettriche.
scheda docente materiale didattico
Il corso introduce l'elettrostatica nel vuoto analizzando i fenomeni di elettrizzazione, l'induzione e la legge di Coulomb in forma vettoriale. Viene definito il campo elettrico per cariche puntiformi, distribuzioni discrete con il principio di sovrapposizione e per il dipolo elettrico. Lo studio si estende alle distribuzioni continue di carica (lineari, superficiali, volumetriche). Si introduce il flusso elettrico, dimostrando e applicando il teorema di Gauss a sfere e fili. Tramite l'operatore Nabla si definiscono gradiente, divergenza e rotore, giungendo alla divergenza del campo come prima equazione di Maxwell. Vengono trattati il lavoro elettrico, l'energia potenziale e il potenziale elettrico, inteso anche come gradiente del potenziale. Si analizzano poi le superfici equipotenziali, il rotore del campo, le proprietà energetiche del dipolo e il comportamento dei conduttori, inclusi lo schermo elettrostatico e i conduttori cavi. Saranno studiati la capacità nei condensatori piani e sferici, i collegamenti in serie e parallelo, la densità di energia e l'effetto dei dielettrici.
Corrente elettrica stazionaria e circuiti
Questa parte analizza la corrente elettrica, i meccanismi microscopici di conduzione e i generatori di forza elettromotrice. Vengono sviluppate le leggi di Ohm, la resistenza, l'effetto Joule, la potenza elettrica e i collegamenti di resistori in serie e parallelo. Viene inoltre studiato il regime transitorio di carica e scarica di un condensatore attraverso un resistore.
Magnetismo e induzione elettromagnetica
L'ultima sezione tratta il campo magnetico e le sue linee di forza, approfondendo il moto di una carica tramite la forza di Lorentz. Si analizzano le forze esercitate su conduttori percorsi da corrente e i momenti meccanici sui circuiti piani. Lo studio delle sorgenti del campo magnetico avviene tramite la prima legge di Laplace e la legge di Biot-Savart per un filo infinito. Il modulo si conclude con la legge di Gauss per il magnetismo (seconda equazione di Maxwell) e la legge di Faraday-Neumann-Lenz per i fenomeni di induzione elettromagnetica.
2) Elementi di Fisica - Elettromagnetismo ed Onde, P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, EdiSES editrice
Programma
Elettrostatica nel vuoto e nei mezzi conduttoriIl corso introduce l'elettrostatica nel vuoto analizzando i fenomeni di elettrizzazione, l'induzione e la legge di Coulomb in forma vettoriale. Viene definito il campo elettrico per cariche puntiformi, distribuzioni discrete con il principio di sovrapposizione e per il dipolo elettrico. Lo studio si estende alle distribuzioni continue di carica (lineari, superficiali, volumetriche). Si introduce il flusso elettrico, dimostrando e applicando il teorema di Gauss a sfere e fili. Tramite l'operatore Nabla si definiscono gradiente, divergenza e rotore, giungendo alla divergenza del campo come prima equazione di Maxwell. Vengono trattati il lavoro elettrico, l'energia potenziale e il potenziale elettrico, inteso anche come gradiente del potenziale. Si analizzano poi le superfici equipotenziali, il rotore del campo, le proprietà energetiche del dipolo e il comportamento dei conduttori, inclusi lo schermo elettrostatico e i conduttori cavi. Saranno studiati la capacità nei condensatori piani e sferici, i collegamenti in serie e parallelo, la densità di energia e l'effetto dei dielettrici.
Corrente elettrica stazionaria e circuiti
Questa parte analizza la corrente elettrica, i meccanismi microscopici di conduzione e i generatori di forza elettromotrice. Vengono sviluppate le leggi di Ohm, la resistenza, l'effetto Joule, la potenza elettrica e i collegamenti di resistori in serie e parallelo. Viene inoltre studiato il regime transitorio di carica e scarica di un condensatore attraverso un resistore.
Magnetismo e induzione elettromagnetica
L'ultima sezione tratta il campo magnetico e le sue linee di forza, approfondendo il moto di una carica tramite la forza di Lorentz. Si analizzano le forze esercitate su conduttori percorsi da corrente e i momenti meccanici sui circuiti piani. Lo studio delle sorgenti del campo magnetico avviene tramite la prima legge di Laplace e la legge di Biot-Savart per un filo infinito. Il modulo si conclude con la legge di Gauss per il magnetismo (seconda equazione di Maxwell) e la legge di Faraday-Neumann-Lenz per i fenomeni di induzione elettromagnetica.
Testi Adottati
1) Fisica per Scienze e Ingegneria volume II, Raymond A. Serway, John W. Jewett, Jr., EdiSES editrice2) Elementi di Fisica - Elettromagnetismo ed Onde, P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, EdiSES editrice
Modalità Frequenza
La frequenza del corso è regolata dalle norme generali del Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica. Le lezioni e le esercitazioni si svolgono ordinariamente in presenza. Tuttavia, gli studenti che si trovano in condizioni particolari o presentano specifiche necessità possono richiedere di seguire le lezioni da remoto, inoltrando formale richiesta agli uffici competenti secondo le procedure di Ateneo. Pur nel rispetto di tali modalità inclusive, la presenza continuativa in aula è caldamente raccomandata per tutti coloro che non hanno impedimenti, data la natura della didattica tradizionale alla lavagna, che richiede la partecipazione attiva dello studente nella stesura guidata degli appunti e nel seguire lo sviluppo analitico dei problemi e delle formule in tempo reale.Modalità Valutazione
Le modalità di valutazione delle conoscenze prevedono il superamento di una prova scritta, incentrata sulla risoluzione di esercizi numerici e analitici che verteranno in modo esaustivo su tutti gli argomenti trattati nel programma del corso. Al superamento dello scritto, la valutazione può essere integrata da una successiva prova orale, anch'essa estesa all'intero programma, finalizzata a verificare la corretta assimilazione dei principi teorici, la padronanza del formalismo matematico e la capacità di applicare i concetti fisici a problemi specifici.