Docente
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SARTI STEFANO
(programma)
1. Campi elettrici e magnetici nel vuoto
Carica elettrica, fenomenologia e legge di Coulomb. Concetto di campo elettrico.
Calcolo di E per configurazioni semplici. Forza elettrica agente su cariche e dipoli.
Flusso del campo elettrico attraverso una superficie chiusa. Teorema (o legge) di Gauss
(prima equazione di Maxwell) e sua forma locale. Calcolo del campo elettrico in
configurazioni notevoli. Energia potenziale, potenziale elettrico. Terza equazione di
Maxwell in forma integrale e locale. Capacità di un conduttore isolato e di due conduttori
in induzione completa. Densità di energia associata ad un campo elettrico.
Corrente continua i e densità di corrente J. Equazione di conservazione della carica.
Resistenza e resistività. Legge di Ohm.
Forza fra fili percorsi da corrente. Forza di Lorentz su una carica in moto e definizione di
campo magnetico. Campo generato da un filo percorso da corrente (legge di Biot-
Savart). Legge di Laplace e di Ampère- Laplace. Flusso di B attraverso una superficie
(seconda equazione di Maxwell) e divergenza di B. Circuitazione di B (legge di Ampère)
e quarta equazione di Maxwell in forma integrale e locale. Uso delle simmetrie per il
calcolo del campo magnetico (filo, toroide e solenoide). Forze su una carica in moto, su
un filo percorso da corrente e momento delle forze su una spira percorsa da corrente
(motore elettrico). Forza elettromotrice indotta in una spira che si muove in un campo
magnetico statico.
Corrente di spostamento e modifica della quarta equazione di Maxwell in presenza di
campi elettrici variabili nel tempo. Induzione elettromagnetica. Legge di Faraday e legge
di Lenz. Modifica della terza equazione di Maxwell in presenza di un campo magnetico
variabile. Correnti indotte. Autoinduzione e mutua induzione. Induttanza. Densità di
energia associata ad un campo magnetico.
Equazioni di Maxwell e onde elettromagnetiche. Onde piane e onde sferiche, vettore di
Poynting. Principio di Huygens-Fresnel. Interferenza da doppia fenditura e da reticolo di
diffrazione. Definizione ed uso del concetto di fasore. Diffrazione di Fraunhofer da
singola fenditura. Diffrazione da reticolo con fenditure di larghezza non trascurabile.
2. Circuiti e dispositivi elettrici
Condensatori e resistenze. Collegamento in serie ed in parallelo. Effetto Joule. Forza
elettromotrice. Leggi di Kirchoff. Trasformazione triangolo-stella.
Regimi transitori nei circuiti RC ed RL.
Alternatore. Leggi generali per lo studio di circuiti in corrente alternata. Concetto di
impedenza. Calcolo delle correnti e delle impedenze con il metodo dei fasori.
Generalizzazione del concetto di collegamento in serie o in parallelo. Aspetti energetici
del passaggio di corrente alternata nei circuiti, grandezze efficaci.
Esempi di dispositivi funzionanti con corrente elettrica: motore elettrico, alternatore e
trasformatore.
3. Campi elettromagnetici nella materia
Materiali conduttori ed isolanti. Conseguenze del teorema di Gauss per materiali
conduttori: gabbia di Faraday e parafulmine. Resistività di un conduttore dal punto di
vista microscopico. Teoria di Drude per la conduzione nei metalli. Resistenza di fili non
omogenei.
Costante dielettrica. Cenni di teoria microscopica per la polarizzazione dei dielettrici
(polarizzazione per deformazione o per orientamento). Campi P, E e D, suscettività e
costante dielettrica relativa. Equazioni di Maxwell per i campi E e D. Capacità di
condensatori riempiti totalmente o parzialmente di dielettrico.
Campi magnetici in presenza di materia: classificazione dei materiali (diamagneti,
paramagneti, ferromagneti) e cause microscopiche della differenza fra i vari tipi di
materiale. Campi M, B ed H, suscettività e permeabilità magnetica per materiali dia- e
paramagnetici. Ciclo di isteresi per materiali ferromagnetici.
Relazioni fra campi all’ interfaccia fra mezzi diversi: equazioni di continuità all'interfaccia
per i campi E, D, H e B.
Onde elettromagnetiche nella materia (materiali debolmente magnetici). Oscillatore
forzato e conseguenze sulla permittività dielettrica (dipendenza dalla frequenza e natura
complessa). Indice di rifrazione. Significato della parte reale ed immaginaria dell’indice
di rifrazione. Assorbimento delle onde elettromagnetiche e onde smorzate.
Onde in presenza di discontinuità. Caso di incidenza normale. Leggi di Snell per la
riflessione e rifrazione nel passaggio fra mezzi con indice di rifrazione diverso.
Equazione delle lenti sottili. Polarizzazione della radiazione ed angolo di Brewster.
Lamine sottili e strati antiriflettenti.
P. Mazzoldi - M. Nigro - C. Voci
Elementi di Fisica Vol. 2 - Elettromagnetismo e Onde
casa editrice EDISeS
oppure
S. Focardi, I. Massa, A. Uguzzoni
FISICA GENERALE - Elettromagnetismo
FISICA GENERALE - Onde e Ottica
Casa Editrice Ambrosiana
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