Insegnamento FISICA GENERALE 2
- Corso
- Ingegneria industriale
- Codice insegnamento
- 70081206
- Curriculum
- Comune a tutti i curricula
- Docente
- Francesco Bonacci
- Docenti
-
- Francesco Bonacci
- Ore
- 54 ore - Francesco Bonacci
- CFU
- 6
- Regolamento
- Coorte 2023
- Erogato
- 2023/24
- Attività
- Base
- Ambito
- Fisica e chimica
- Settore
- FIS/01
- Tipo insegnamento
- Obbligatorio (Required)
- Tipo attività
- Attività formativa monodisciplinare
- Lingua insegnamento
- Italiano
- Contenuti
- Introduzione all'elettromagnetismo.
1. Proprietà elettriche e magnetiche dei materiali
2. Elettrostatica e magnetostatica
3. Campi elettrici e magnetici variabili nel tempo
4. Circuiti elettrici
5. Equazioni di Maxwell ed introduzione alle onde elettromagnetiche - Testi di riferimento
- P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci - Elementi di fisica - Elettromagnetismo e Onde - P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci
Fisica per scienze e ingegneria vol.2 di Raymond A. Serway, John W. Jewett - Obiettivi formativi
- L'obiettivo del corso è quello di fornire allo studente la capacità di analizzare e comprendere i principali fenomeni fisici legati alle proprietà elettriche e magnetiche della materia.
- Prerequisiti
- Gli argomenti trattati nel corso richiedono la conoscenza di strumenti e concetti matematici di base come i numeri complessi, l’integrazione e derivazione di funzioni e sviluppo di semplici calcoli differenziali, calcolo vettoriale.
- Metodi didattici
- II corso prevede sie lezioni frontali in aula che esercitazioni volte alla verifica e allo sviluppo della comprensione degli argomenti trattati.
- Altre informazioni
- Ulteriori informazioni disponibili sulla pagina Unistudium del corso (www.unistudium.unipg.it)
- Modalità di verifica dell'apprendimento
- L'esame consisterà in una prova scritta ed una prova orale facoltativa. Lo studente che ha superato la prova scritta ottenendo una valutazione maggiore di 18/30, potrà sostenere una prova orale al fine di migliorare la propria valutazione.
- Programma esteso
- 1. Introduzione.
Le quattro forze fondamentali in natura. Introduzione all'elettromagnetismo, cenni storici. Struttura elettrica della materia. Il principio di conservazione della carica elettrica.
2. Proprietà elettriche dei materiali.
Legge di Coulomb. Classificazione dei materiali per proprietà elettriche. Isolanti, conduttori e semiconduttori. Cenni alle applicazioni dei semiconduttori (esempi: diodo LED, transistor).
3. Campo elettrico.
Il campo elettrico generato da una carica puntiforme. Campo elettrico di N cariche puntiformi, principio di sovrapposizione. Campo elettrico da una distribuzione di carica. Campo generato da un anello e da un disco carico uniformemente.
4. Tensione e potenziale. Dipolo elettrico.
Lavoro della forza elettrica. Potenziale elettrico. Potenziale dovuto a una carica puntiforme e ad un insieme discreto di cariche puntiformi. Differenza di potenziale. Energia potenziale elettrostatica. Dipolo elettrico. Dipolo in un campo elettrico. Momento torcente ed energia potenziale di un dipolo immerso in un campo.
5. Teorema di Gauss. Conduttori.
Flusso di campo vettoriale. Teorema di Gauss. Applicazioni della legge di Gauss. Campo elettrostatico nell’intorno di uno strato superficiale di carica. Conduttori in equilibrio. Teorema di Coulomb. Conduttore carico isolato. Capacità elettrica di un conduttore carico. Conduttore cavo: schermo elettrostatico.
6. Condensatori.
Condensatore a facce piane, condensatore cilindrico, condensatore sferico. Condensatori in serie e parallelo. Energia elettrostatica. Energia immagazzinata in un campo elettrico. Densità di energia. Pressione elettrostatica Condensatore in presenza di dielettrico. Esempi di dielettrici polari (acqua) e non polari.
7. Corrente elettrica e resistenza.
Definizione di corrente elettrica. Aspetto microscopico di corrente in un conduttore. Velocità di deriva e densità di corrente. Resistenza elettrica e resistività. Cenni ai materiali semiconduttori e superconduttori.
8. I circuiti elettrici.
Prima e seconda legge di Ohm. Aspetti microscopici. I circuiti elettrici, definizione di rami, nodi e maglie. Metodi di risoluzione dei circuiti elettrici. Prima e seconda legge di Kirchhoff. Applicazioni delle leggi di Kirchhoff. Partitore di tensione e di corrente. Generatore di tensione reale e ideale. Lavoro e potenza elettrica. L'effetto Joule. Carica e scarica di un condensatore.
9. Il campo magnetico ed interazioni con cariche elettriche.
Sorgenti di campo magnetico. La forza di Lorentz. Moto di una particella carica in un campo magnetico. Esperimento di Thomson e misura del rapporto massa su carica. Moto di una particella carica in un campo elettromagnetico. Moto di una particella carica con velocità obliqua rispetto al campo magnetico. Moto elicoidale. L'effetto Hall. Il ciclotrone. Filo percorso da corrente elettrica in un campo magnetico, la legge di Laplace. Spira percorsa da corrente immersa in un campo magnetico.
10. Momento di dipolo magnetico.
Momento torcente ed energia potenziale di un dipolo magnetico in campo. Parallelo con il dipolo elettrico. Momento di un magnete permanente. Il motore elettrico. Principio di equivalenza di Ampère.
11. Campi magnetici generati da correnti.
La legge di Biot-Savart. Campo magnetico generato da un filo rettilineo infinito. Forza esercitata da due fili rettilinei percorsi sa corrente. Legge di Ampère e sue applicazioni. Campo magnetico generato da un arco percorso da corrente. Campo all'interno di una spira circolare. Legge di circuitazione di Ampère. Campo magnetico all'esterno e all'interno di un filo percorso da corrente. Campo magnetico all'interno di un solenoide.
12. Induzione elettromagnetica.
Legge di Faraday-Neumann, legge di Lenz. Esperimenti di induzione, magnete in movimento, filo in movimento su campo magnetico fisso. Calcolo della forza generata in opposizione al movimento, calcolo della potenza generata e della potenza termica dissipata su carico resistivo. Campo elettrico indotto. Legge generalizzata di circuitazione di Faraday. Induttori e induttanze. Definizione di induttanza. Induttanza in un solenoide. Risoluzione del circuito RL.
13. Equazioni di Maxwell e proprietà magnetiche della materia.
Materiali ferromagnetici, paramagnetici e diamagnetici. Equazioni di Maxwell, la corrente di spostamento. Modello classico a spira dei dipoli magnetici nella materia. Momento magnetico orbitale e di spin dell'elettrone. Magnetone di Bohr. Cenni a momenti magnetici quantistici.