Insegnamento FISICA GENERALE 2
| Nome del corso di laurea | Ingegneria industriale |
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| Codice insegnamento | 70081206 |
| Curriculum | Comune a tutti i curricula |
| Docente responsabile | Francesco Cottone |
| Docenti |
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| Ore |
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| CFU | 6 |
| Regolamento | Coorte 2022 |
| Erogato | Erogato nel 2022/23 |
| Erogato altro regolamento | |
| Attività | Base |
| Ambito | Fisica e chimica |
| Settore | FIS/01 |
| Anno | 1 |
| Periodo | Secondo Semestre |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Tipo attività | Attività formativa monodisciplinare |
| Lingua insegnamento | Italiano |
| Contenuti | Il corso di Fisica 2 raccoglie le leggi fondamentali dell’elettromagnetismo. In particolare esso si sviluppa in due parti. Nella prima parte, esso comprende i concetti di carica elettrica, interazione di Coulomb, campo elettrico, potenziale nel caso statico e circuiti elettrici semplici. Nella seconda parte, il corso tratta le cariche in moto come sorgenti di campo magnetico, le leggi dell’induzione elettromagnetica, le forze di interazione tra correnti elettriche fino alle equazioni di Maxwell in forma integrale. |
| Testi di riferimento | D. Halliday, R.Resnick, J. Walker. Fondamenti di Fisica. Elettromagnetismo, Ottica - Casa Editrice Ambrosiana. Tipler, Mosca - Corso di Fisica 2 – Elettricità, Magnetismo, Ottica - Zanichelli; Qualunque altro testo universitario di Fisica generale su Elettromagnetismo; Dispense del docente disponibili online su Unistudium e sul sito personale:https://sites.google.com/site/cottonefra/teaching |
| Obiettivi formativi | Acquisizione delle conoscenze di base dei concetti di carica elettrica, interazione elettrostatica, campo elettrico e potenziale, correnti, campi magnetici, leggi dell’induzione ed equazioni di Maxwell. Capacita` di comprendere i principali fenomeni fisici e saperli interpretare con le leggi fondamentali. Capacità nel collegare le leggi fisiche ad applicazioni scientifiche e tecnologiche del mondo reale. Capacità di risoluzione di esercizi e problemi di base. |
| Prerequisiti | Per una migliore comprensione degli argomenti trattati e per la loro applicazione ad esempi concreti gli studenti devono avere familiarità con: - Algebra, Trigonometria, - calcolo differenziale ed integrale - calcolo vettoriale - fondamenti di Fisica Generale I. Cinematica e dinamica del punto materiale, forze conservative ed energia potenziale. |
| Metodi didattici | Lezioni frontali, esercitazioni in aula, seminari di approfondimento, piccoli esperimenti in cattedra se possibile altrimenti esperimenti in laboratori virtuali e/o video online di esperimenti. |
| Altre informazioni | Anche se non obbligatoria, la frequenza delle lezioni e delle esercitazioni è fortemente raccomandata. Nel caso di lezioni ed esami online su piattaforma MS Teams far riferimento alla guida di ateneo |
| Modalità di verifica dell'apprendimento | Unica prova scritta e conseguente prova orale alla fine del corso. Prova scritta: 1) durata: 2 ore, alla fine del corso. 2) tipologia: consiste nello svolgimento di 3 esercizi di fisica, ad ogni esercizio viene assegnato un punteggio di 10 punti che concorre alla valutazione finale su un totale di 30 punti. Si accede alla prova orale con un punteggio di almeno 15/30. 3) obiettivi: mira ad accertare la capacita` di applicare i concetti principali del corso al fine della risoluzione di problemi di base. Prova orale 1) durata: massimo 1 ora. 2) tipologia: consiste in primo luogo nella discussione dello scritto con particolare attenzione agli esercizi non svolti e/o con errori. In seguito viene chiesto un argomento del corso da descrivere e dettagliare con dimostrazioni e applicazioni a fenomeni. 3) obiettivi: mira ad accertare il grado di conoscenza e padronanza dei concetti fondamentali e nell'applicazione degli stessi in problemi di Fisica. Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità e/o DSA visita la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa |
| Programma esteso | 1. Introduzione. Introduzione all'elettromagnetismo, cenni storici. La carica elettrica quantizzata, conservazione della carica. 2. Proprietà elettriche dei materiali. Legge di Coulomb, parallelo con la legge di Gravitazione Universale. Classificazione dei materiali per proprietà elettriche. Isolanti, conduttori e semiconduttori. Cenni alle applicazioni dei semiconduttori (esempi: diodo LED, transistor). 3. Campi elettrici. Il campo elettrico generato da una carica puntiforme. Campo elettrico da una distribuzione di carica. Dipolo elettrico. Campo generato da un anello e da un disco carico uniformemente. 4. Teorema di Gauss e Dipolo elettrico. Dipolo in un campo elettrico. Momento torcente. Flusso di campo vettoriale. Teorema di Gauss. Applicazioni della legge di Gauss. Legge di Gauss e legge di Coulomb. Conduttore carico isolato, campo generato da: un conduttore piano infinito, due piastre conduttrici, conduttore a simmetria sferica. 5. Energia potenziale e potenziale elettrico. Gabbia di Faraday. Energia potenziale elettrica. Potenziale elettrico. Differenza di potenziale. Lavoro motore e lavoro resistente. Campo elettrico radiale. Potenziale in un campo elettrico uniforme tra due piastre conduttrici. Campo elettrico di N cariche puntiformi, principio di sovrapposizione. Potenziale di dipolo elettrico. Capacità elettrica. Potenziale dovuto a una carica puntiforme e ad un insieme discreto di cariche puntiformi. Potenziale di dipolo elettrico. Momento torcente ed energia potenziale di un dipolo immerso in un campo. Capacità elettrica di un conduttore carico. 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. 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. |