Seleziona l'Anno Accademico:     2016/2017 2017/2018 2018/2019 2019/2020 2020/2021 2021/2022
Docente
RUDOLF GERHARD CHRISTIAAN OLDEMAN (Tit.)
Periodo
Secondo Semestre 
Modalità d'Erogazione
Convenzionale 
Lingua Insegnamento
ITALIANO 



Informazioni aggiuntive

Corso Percorso CFU Durata(h)
[70/89]  INGEGNERIA ELETTRICA, ELETTRONICA E INFORMATICA [89/10 - Ord. 2016]  ELETTRICA 7 70
[70/89]  INGEGNERIA ELETTRICA, ELETTRONICA E INFORMATICA [89/20 - Ord. 2016]  ELETTRONICA 7 70
[70/89]  INGEGNERIA ELETTRICA, ELETTRONICA E INFORMATICA [89/30 - Ord. 2016]  INFORMATICA 7 70

Obiettivi

Gli obiettivi del corso sono a) la comprensione dettagliata dei principi dell'elettromagnetismo, con un formalismo relativamente elementare che usi solo derivate, integrali, e un minimo di operatori vettoriali; b) l'uso di questa comprensione nella soluzione di tipici problemi, che all'occasione funzionano da semplici complementi ai temi sviluppati esplicitamente.

1. Conoscenza e capacità di comprensione applicate e
2. Capacità applicative

Le capacità che vengono sviluppate sono a) la formulazione corretta, precisa, e pratica del problema fisico; b) la scelta delle parti (formule, procedure) del formalismo sviluppato rilevanti al problema; c) la soluzione concettuale e numerica dei problemi. Come sempre lo svolgimento di semplici problemi illumina aspetti apparentemente ovvi, ma in realtà non banali, delle procedure di calcolo e interpretazione.

3. Autonomia di giudizio

L'autonomia intellettuale viene stimolata da diversi fattori che concorrono alla realizzazione del lavoro: a) la scelta e il controllo e verifica delle approssimazioni da fare o non fare nel formulare il problema; b) la formulazione numerica del problema in base allo specifico processo e formula da usare; c) la verifica sia quantitativa che concettuale (p.es. dimensionale) dei risultati e della loro qualità.

4. Abilita' nella comunicazione

Le capacità di comunicare deve migliorare, data a) la necessità di formulare esplicitamente il problema, e b) la necessità di presentare i propri risultati, inclusi gli antefatti fisici e numerici, in modo organico, comprensibile, e ragionevolmente completo.

5. Capacità di apprendere

Lo studente viene a contatto diretto con problemi di cui ha responsabilità personale, e che lo costringono a mantenere un'apertura mentale a diverse soluzioni e a sperimentare metodi diversi, nel frattempo assorbendo nuove informazioni.

Prerequisiti

Sono necessari elementi di matematica superiore (calcolo infinitesimale, integrazione, elementi di sviluppo in serie, cioè almeno il corso di Analisi Mat. I) e fisica di base (principi generali della dinamica del punto e del rotatore, come da Fisica 1). I prerequisiti strettamente necessari sono sempre richiamati nelle lezioni ed esercitazioni.

Contenuti

1 - Elettrostatica

Carica elettrica. Conduttori e isolanti. Legge di Coulomb e campo elettrico. Linee di campo. Campo di una carica puntiforme e di una distribuzione di cariche. Moto di una carica in campo uniforme. Flusso del campo elettrico. Legge di Gauss e prima equazione di Maxwell. Applicazione della legge di Gauss a diverse distribuzioni di carica. Lavoro e potenziale elettrostatico. Superfici equipotenziali. Potenziale di una carica puntiforme e di una distribuzione. Dipoli. Relazione tra campo e potenziale, e seconda equazione di Maxwell. Campo e potenziale di un conduttore.

 2 - Condensatori 

Condensatori e capacità. Condensatore piano, sferico e cilindrico. Condensatori in serie e in parallelo. Energia del campo elettrostatico e sua densità. Condensatore con dielettrico e costante dielettrica. Energia del campo elettrostatico nei dielettrici. Polarizzazione e risposta dielettrica.

3 - Circuiti

Corrente elettrica e densità di corrente. Modello di Drude della resistività nei materiali. Resistenza e conduttanza. Legge di Ohm. Cenni su conduttori, semiconduttori, isolanti. Potenza ed effetto Joule. Forza elettromotrice. Resistori in serie e in parallelo. Leggi di Kirchhoff applicate ai circuiti. Circuiti RC e loro caratteristiche.

4 - Campo magnetico nel vuoto

Forza magnetica e campo magnetico B. Terza equazione di Maxwell (Gauss magnetica). Forza su un filo percorso da corrente. Momento meccanico su una spira. Momento di dipolo magnetico. Legge di Biot-Savart e applicazioni. Legge di Ampère. Campo di un filo infinito, di un solenoide infinito e di un toroide. Forza tra due fili paralleli e unità di misura della corrente. Relazione campo-corrente e quarta equazione di Maxwell (Ampere).

5 - Induzione elettromagnetica 

Induzione elettromagnetica: legge di Faraday-Lenz. Completamento della seconda equazione di Maxwell (Faraday). Forza elettromotrice indotta in una spira in moto: principio del motore elettrico in corrente continua. Spira in rotazione e principio del generatore di corrente alternata. Disco di Rowland: freni elettromagnetici. Mutua induzione tra circuiti e autoinduzione. Circuito RL. Energia del campo magnetico e sua densità. Circuito LC: oscillazioni. Circuito RLC: oscillazioni smorzate; smorzamento critico. Circuito RLC con f.e.m. alternata; reattanze, induttanza, risonanza; trattazione a fasori. Trasformatore: trattazione qualitativa.

6 - Equazioni di Maxwell e onde elettromagnetiche

Corrente di spostamento e legge di Ampere-Maxwell; completamento della quarta equazione di Maxwell. Formulazione integrale e differenziale delle equazioni di Maxwell nel vuoto. Derivazione delle onde elettromagnetiche.

Onde elettromagnetiche: spettro, generazione e propagazione. Energia trasportata, vettore di Poynting, intensità. Velocità della luce nel vuoto e nella materia. Pressione di radiazione. Origine delle forze magnetiche da elettrostatica e relatività.

Metodi Didattici

Lezioni ed esercitazioni nel rapporto approssimativo di 50:20. Le lezioni sono frontali, e contengono sia argomenti teorici che esempi pratici e numerici. Le esercitazioni sono svolte in modo misto, combinando, a seconda del tempo a disposizione, tre fasi: si svolge un esercizio dimostrativo alla lavagna, poi viene assegnato un esercizio che gli studenti svolgono autonomamente, e infine lesercizio viene corretto.

Un sito dedicato raccoglie i materiali didattici e tutti i testi e le soluzioni delle esercitazioni degli anni precedenti e in quello presente.

La didattica verrà erogata prevalentemente in presenza, integrata e “aumentata” con strategie online, allo scopo di garantirne la fruizione in modo innovativo e inclusivo

Verifica dell'apprendimento

Esame scritto unico, circa 6 quesiti, durata 2 ore. Possibilità di partecipare a test settimanali online per ottenere fino a 2 punti bonus (trentesimi) per l'esame finale.

Testi

"Fondamenti di Fisica - Elettromagnetismo/ottica"-Halliday-Resnick-Walker Settima edizione 2015
Casa Editrice Ambrosiana / Zanichelli

Altre Informazioni

La pagina
http://webca.ca.infn.it/oldeman/fisica2_2122/index.html
e/o la pagina e-learning indicato li,
contiene le slides delle lezioni, esercizi ed esami precedenti.
Ricevimento su appuntamento via mail, al Dipartimento di Fisica, Cittadella Universitaria.

Per informazioni sul trattamento DSA vedere qui: http://corsi.unica.it/ingegneriaelettricaeelettronica/info-dsa/

Questionario e social

Condividi su: