Obiettivi formativi
Questo insegnamento si propone di fornire allo studente le conoscenze di base riguardanti l’elettromagnetismo, le proprietà generali del moto ondulatorio, con particolare riferimento alle onde meccaniche e alle onde elettromagnetiche, ed i principi dell'ottica geometrica e ondulatoria. Queste nozioni dovranno consentirgli di risolvere semplici problemi e di comprendere alcune proprietà fondamentali della materia. Si farà uso di dimostrazioni in aula per illustrare sperimentalmente i fenomeni più significativi. È previsto lo svolgimento di esercizi in aula, sotto la supervisione del docente. Gli studenti sono tenuti inoltre a svolgere settimanalmente a casa esercizi sugli argomenti trattati a lezione.
Prerequisiti
- - -
Contenuti dell'insegnamento
Corrente e Resistenza La resistenza e le leggi di Ohm – Il modello di Drude – I semiconduttori – Resistenze in serie e parallelo – Amperometri e Voltmetri
Circuiti in corrente continua Batterie – Energia elettrica – Leggi di Kirchhoff – Circuiti RC
Magnetostatica Cenni storici - Campo magnetico - Principio di sovrapposizione - Esperimenti di Oersted, Ampère, Biot e Savart - Forza di Lorentz - Forza su di un filo percorso da corrente - Dimostrazione: forze tra magneti e correnti - Non esistenza di monopoli magnetici - Legge di Ampère e correnti amperiane - Applicazioni del teorema di Ampère: filo percorso da corrente, solenoide, corrente nel piano - Spettrometro di massa - Galvanometro - Forza tra due fili percorsi da corrente - Campo di una spira: momento magnetico - Campo di dipolo magnetico - Moto di particelle cariche in campo magnetico - Dimostrazione: correnti parassite
L'induzione elettromagnetica La legge di Faraday-Lenz - La forza elettromotrice indotta - Dimostrazione con oscilloscopio - Motori e generatori - Trasformatori ed induttanze - Coefficente di mutua induzione - Autoinduzione - Energia magnetica. e densità di energia.
Correnti alternate Circuito RL: transiente - Oscillazioni forzate in un circuito LC - Bilancio energetico nel circuito RLC - Analogia tra circuito RLC e oscillatore meccanico smorzato (pendolo, molla).
Le equazioni di Maxwell La corrente di spostamento - Le equazioni di Maxwell - Il circuito oscillante e l'antenna - Radiazione elettromagnetica - Flusso di energia e vettore di Poynting - Pressione di radiazione ed intensità della radiazione
Le onde Onde nei mezzi elastici: onde sulle corde, sulla superficie dell'acqua, onde sonore - Funzione d'onda - Fase, lunghezza d'onda, periodo, vettor d'onda e frequenza - Relazione di dispersione e velocità di fase - Fronte d'onda - Principio di Huygens - Fenomeni d'interferenza - - Equazione delle onde e la sua derivazione dalle equazioni di Maxwell nel vuoto
Fenomenologia delle onde elettromagnetiche Misura della velocità della luce - lo spettro elettromagnetico
Ottica ondulatoria Esperimento di Young - Diffrazione da una fenditura - Dimostrazione: reticoli e fenditure - Interferometro - Interferenza per riflessione da una lamina sottile - Dimostrazione: la polarizzazione
Ottica geometrica Leggi della riflessione e della rifrazione - Loro giustificazione con il principio di Huygens - Rifrazione totale - Mezzi dispersivi - La formazione dell'immagine - Specchi e lenti sottili - L'occhio - La lente d'ingrandimento
Programma esteso
- - -
Bibliografia
W.E. Gettys, F.J. Keller, M.J. Skove, Fisica classica e moderna 2. McGraw-Hill Libri Italia, Milano, 1998
Metodi didattici
Il corso prevede lo svolgimento di esercizi sugli argomenti trattati sia in aula che a casa. Si prevede inoltre lo svolgimento di due esercitazioni scritte che possono (se svolte con esito sufficiente) costituire parte integrante dell’esame finale.
Modalità verifica apprendimento
Per chi segue assiduamente e raggiunge la sufficienza sulla media delle prove scritte tenute durante l'anno è previsto un esame finale semplificato. Chi invece non raggiunge la sufficienza dovrà sostenere una prova d'esame completa composta di una parte scritta e, quando richiesto, di una orale.
Altre informazioni
- - -
