Informazioni sul corso - INFN

Università di Padova – Scuola di Ingegneria
Allievi di Ingegneria dell’Informazione – Canale 2
PROGRAMMA DI FISICA GENERALE II - a.a. 2016/2017
Programma d'esame
Avvertenza: per seguire lo sviluppo di Analisi 2, gli argomenti non sono sempre svolti a lezione nell'ordine
elencato qui sotto o svolto nei libri.
Fenomeni elettrici. Fenomeni elettrostatici. Carica elettrica. Legge di Coulomb. Costante dielettrica del vuoto.
Campo e potenziale elettrostatico
Campo elettrostatico. Principio di sovrapposizione. Densità di carica. Lavoro della forza elettrica. Energia
elettrostatica e potenziale elettrostatico. Gradiente del potenziale elettrostatico. Dipolo elettrico; campo, potenziale e
energia del dipolo. Campo e potenziale elettrostatico di distribuzioni continue di carica: filo indefinito, anello, disco.
Carica elementare e quantizzazione della carica: esperienza di Millikan. Linee di campo e superfici equipotenziali.
Legge di Gauss. Flusso del campo elettrostatico. Teorema di Gauss. Circuitazione del campo elettrico. Rotore del
campo elettrostatico. Divergenza del campo elettrostatico. Enunciati del Teorema di Stokes e teorema della divergenza.
Forma locale della legge della circuitazione e della legge di Gauss. Equazioni di Poisson e Laplace, Applicazioni della
legge di Gauss: filo indefinito, piano indefinito, guscio sferico, sfera carica.
Struttura elettrica della materia. Cenni sulle proprietà elettriche della materia: isolanti (dielettrici) e conduttori.
Lavoro di estrazione
Conduttori. Equilibrio elettrostatico. Teorema di Coulomb. Induzione elettrostatica. Conduttori cavi. Capacità.
Condensatore. Calcolo della capacità per condensatore piano, cilindrico e sferico. Collegamenti in serie e parallelo di
condensatori. Energia elettrostatica e densità di energia elettrostatica. Forza elettrostatica fra le armature di un
condensatore. Pressione elettrostatica
Dielettrici. Polarizzazione di un dielettrico. Carica di polarizzazione e densità superficiale di carica di polarizzazione.
Relazione fra polarizzazione e campo elettrico: suscettività elettrica. Costante dielettrica relativa e assoluta. Dielettrici
nei condensatori. Il vettore induzione dielettrica. Legge di Gauss nei dielettrici.
Corrente elettrica. Conduzione elettrica nei solidi. Forza elettromotrice. Corrente elettrica e densità di corrente
elettrica. Velocità di deriva delle cariche libere. Conservazione della ccarica e equazione di continuità. Legge di Ohm.
Resistenza. Resistività e conduttività, Cenni alla teoria classica della conduzione elettrica nei solidi. Dissipazione di
potenza su un resistore: effetto Joule.
Circuiti in corrente continua.Conduttori ohmici. Resistori in serie e parallelo. Generatori di f.e.m. e resistenza interna.
Correnti stazionarie. Leggi di Kirchhoff. Considerazioni energetiche sulla f.e.m.: campo elettromotore. Misure
elettriche: amperometro,voltmetro, ohmetro. Carica e scarica di un condensatore.
Campo magnetico. Fenomeni magnetici. Definizione di campo magnetico. Forza di Lorentz. Forza magnetica su un
conduttore percorso da corrente: II legge elementare di Laplace. Moto di cariche in campo magnetico. Apllicazioni:
selettore di velocità, spettrometro di massa,ciclotrone, bottiglia magnetica. Effetto Hall. Sonda di Hall e misura del
campo magnetico. Momento meccanico su una spira percorsa da corrente. Momento magnetico. Energia magnetica.
Galvanometro a bobina mobile.
Sorgenti del campo magnetico.
Campo magnetico prodotto da una corrente. I legge elementare di Laplace.
Permeabilità magnetica del vuoto. Campo magnetico associato ad una carica in movimento. Applicazioni della prima
legge di Laplace: filo infinito percorso da corrente (legge di Biot-Savart), spira circolare percorsa da corrente (analogia
con il dipolo elettrico). Interazione fra fili percorsi da corrente. Definizione dell'unità di misura della corrente in S.I.
Leggi fondamentali della magnetostatica. Linee del campo magnetico. Flusso del campo magnetico attraverso
superfici chiuse. Legge di Gauss per il magnetismo. Divergenza del campo magnetico. Flusso concatenato con una linea
chiusa. Circuitazione del campo magnetico e teorema di Ampere. Rotore del campo magnetico. Campo di un solenoide
rettilineo infinito e di un solenoide toroidale.
Proprietà magnetiche della materia. Cenni sulle origini del dipolo magnetico. Polarizzazione del dipolo magnetico
Correnti amperiane nella materia.Vettore densità di magnetizzazione. Il campo magnetizzante H. Legge di Ampere per
il campo magnetizzante. Suscettività magnetica . Permeabilità magnetica assoluta e relativa. Relazione fra B, H e M.
Sostanze paramagnetiche, diamagnetiche e ferromagnetiche. Domini di Weiss. Ciclo di isteresi di un materiale
ferromagnetico. Campo magnetico residuo e campo coercitivo. Legge di Curie e temperatura critica.
Induzione elettromagnetica. Campi magnetici variabili nel tempo. Induzione elettromagnetica. Legge di Faraday e
legge di Lenz. Correnti di Foucault. Alternatore. Autoinduzione. Induttanza e suo calcolo. Circuiti RL. Energia
magnetica e densità di energia magnetica. Mutua induzione.
Correnti alternate. Forze elettromotrici alternate. Circuiti puramente resistivi, capacitivi e induttivi. Impedenza.
Metodo dei vettori rotanti e legge di Ohm generalizzata: applicazione al circuito RLC. Circuito LC: oscillatore ideale.
Frequenza propria di oscillazione. Energia elettrica e magnetica dell’oscillatore. Circuito RCL in serie: oscillazioni
smorzate e forzate. Risonanza. Trasformatore.
Equazioni di Maxwell. Campi elettrici variabili nel tempo. Corrente di spostamento e densità di corrente di
spostamento. Legge di Ampere-Maxwell. Equazioni di Maxwell.
Onde elettromagnetiche.
Onde e vibrazioni nella materia. Equazione dell'onda e sua soluzione. Velocità di
propagazione. Onde armoniche. Numero d'onda, frequenza e lunghezza d'onda. Onde elettromagnetiche. Derivazione
delle onde elettromagnetiche dalla soluzione delle equazioni di Maxwell nel vuoto. Onde piane. relazione fra campo
elettrico e magnetico. Polarizzazione lineare ellittica e circolare. Sorgenti di onde: antenne (cenni). Onde sferiche
(cenni). Propagazione dell'onda nei mezzi materiali: indice di rifrazione. Dispersione. Energia e intensità dell'onda
elettromagnetica: vettore di Poynting. Quantità di moto dell'onda: pressione di radiazione.
Riflessione, rifrazione e polarizzazione. Principio di Huygens. Riflessione. Rifrazione. Coefficienti di Fresnel.
Poloarizzazione per riflessione. Diffusione. Birifrangenza. Rifrazione e Riflessione nei conduttori (cenni).
Interferenza. Interferenza di due sorgenti puntiformi: fori di Young. Interferenza di N sorgenti. Onde stazionarie.
Cavità risonanti e guide d'onda.
Diffrazione. Generalità. Diffrazione di Fraunhofer da una fenditura. Diffrazione da N fenditure: reticolo di diffrazione.
Diffrazione di Fresnel. Diffrazione sui cristalli: frange di Laue
Cenni di Fisica Moderna. Radiazione da corpo nero. Effetto Fotoelettrico. Effetto Compton. Ipotesi di De Broglie.
Diffrazione degli elettroni.
Testi
Testi di teoria che contengono tutto il programma a livello sufficiente (l e lezioni non ripetono pedissequamente nessuno
dei testi consigliati):
Zotto-Lo Russo-Sartori, Fisica Generale: Elettromagnetismo-Ottica – Edizioni LaDotta
Mazzoldi-Nigro-Voci, FISICA II – Edizioni SES
Halliday-Resnick-Krane, Fisica Vol II – Edizioni Ambrosiana
Sartori, Lezioni di fisica generale: 2 – Esculapio
Eserciziari:
Zotto-Nigro, Problemi di Fisica Generale 2: Elettromagnetismo Ottica – Edizioni LaDotta
Sartori, Esercizi di Fisica 2 – Esculapio
Date delle prove d’esame
Prove scritte in itinere
1o “compitino”, PROBABILMENTE il Giovedì 17/11/2016, ore 14
Appelli ordinari (controllare aggiornamenti su uniweb)
1
SCRITTI
Gi. 26/01/2017
9:30
Lu3,Lu4,P1
2
Lu. 13/02/2017
9:30
P1, P2
3
Gi. 22/06/2017
9:30
Lu3
4
Ma. 05/09/2017
9:30
Lu3
5
Ma. 19/09/2017
15:00
Lu3
1
ORALI
Me. 01/02/2017
8:00
C
2
Me. 22/02/2017
8:00
C
3
Ma. 04/07/2017
9:30
C
4
Ma. 12/09/2017
9:30
C
5
Ve. 22/09/2017
9:30
C
Orali nell'aula C del Dipartimento di Fisica, ingresso da via Paolotti.
Avvertenze
 Il presente programma è puramente indicativo: revisioni, riduzioni ed estensioni possono avvenire durante lo
svolgimento del corso
 Le date e gli orari degli esami scritti e/o orali potranno essere variate per sopraggiunte necessità: nel sito verranno
tenute aggiornate. Saranno anche riportate nel sito le informazioni sulle aule non appena disponibili.
 Nel sito saranno riportate quando disponibili tutte le informazioni per le prove scritte e i laboratori, nonché le
soluzioni e i risultati delle stesse. Tutte le informazioni in merito contenute in questi documenti (date, criteri ecc.)
sono da considerarsi indicative e possono subire variazioni che saranno comunicate a lezione e riportate sul sito.
Prove di Laboratorio
Sono previste tre sessioni di laboratorio di due ore ciascuna. Le date vengono comunicate sul sito del docente.
L’iscrizione dovrà effettuata per via telematica.
Il laboratorio è descritto nel testo
Mazzi-Ronchese-Zotto,
Fisica in Laboratorio – Edizioni Esculapio
La suddivisione degli studenti nei gruppi sara' comunicata in aula.
Non sono previste relazioni, ma alla fine della terza sessione verra' svolto un test a risposta singola che verra' valutato e
concorrerà alla formazione del voto finale di valutazione per l'esame. In pratica un bonus sarà sommato al voto dello
scritto alla fine della prova orale. Il test è composto da dieci domande, con un punto per ogni risposta giusta e una
penalità per ogni risposta sbagliata. Il bonus sul voto finale arriva fino a 2 punti in più.
Il test e' obbligatorio per poter sostenere l'esame.
Sono previste delle sessioni di recupero per chi non potesse effettuare quelle regolari (per esempio per malattia): si
accetta il recupero di una sola esperienza.
Si accede alla sessione di recupero iscrivendosi telematicamente ad una apposita lista.
Gli studenti che hanno già sostenuto le prove di laboratorio negli anni passati, anche se sono state diverse, non devono e
non possono ripetere il laboratorio. Non ci sarà per questi studenti alcun effetto dovuto al laboratorio sulla valutazione
finale, ovvero i punti bonus acquisiti sono annullati.
Norme per l'esame
Le norme d'esame possono essere modificate (in favore dello studente) per necessita' contingenti, per cui è buona regola
verificare sempre i risultati degli esami scritti e in particolare le eventuali modifiche alle norme (ad esempio soglia di
ammissione) che talvolta li accompagnano.
Le prove di esame si articolano in prove scritte e orali e nel test di laboratorio. Non e' in alcun modo prevista la
possibilità di superare l'esame senza sostenere tutte le prove.
I risultati della prove scritte, oltre ad essere pubblicati via UNIWEB, saranno sempre riportati sul sito del docente.
I risultati pubblicati via UNIWEB non tengono conto del test di laboratorio, per cui per l'ammissione all'orale si deve
fare riferimento alla pagina dei risultati del sito.
Prove scritte in itinere
Sono previste due prove scritte in itinere sostitutive della prova scritta finale (compitini).
Le prove scritte in itinere si svolgono con l'ausilio di libri di testo ma senza eserciziari e appunti personali .
Si e' ammessi a sostenere la seconda prova scritta in itinere se nella prima si e' conseguito un voto non inferiore a 15/30.
Si e' ammessi alla prova orale ottenendo una valutazione complessiva non inferiore a 15/30 in ambedue le prove.
Il bonus di laboratorio sarà sommato al voto di ammissione, ma non permetterà di ottenerla.
Prove scritte alla fine del Corso
La prova scritta deve essere sostenuta in una delle sessioni d'esame previste dal calendario.
Chi non supera le prove in itinere con esito positivo deve sostenere la prova scritta in uno degli appelli d'esame previsti
dal calendario.
Sono previsti 5 appelli: 2 alla fine del corso (sessione invernale), 1 nella sessione estiva e 2 nella sessione autunnale.
Le prove scritte possono essere sostenute con l'ausilio del libro di teoria. Non sono ammessi invece eserciziari e appunti
personali.
La prova scritta è superata se si consegue una valutazione non inferiore a 15/30.
Chi superasse la prova scritta e decidesse di presentarsi ad una prova scritta successiva perde il risultato della prova
precedente (vale l'ultimo risultato).
Si considera sostenuta la prova scritta nel momento in cui il candidato si presenta all'appello (cioè non ci si può
"ritirare").
Non si può in ogni caso lasciare l'aula in cui si sostiene lo scritto prima che sia trascorso metà del tempo concesso per
l'espletamento della prova.
Prove orali.
Sono previste cinque date per le prove orali.
La prova orale può essere sostenuta in qualsiasi appello, entro un anno dalla prova scritta superata e senza doverla
ripetere se l'esame non orale non viene superato.
ISCRIZIONE ALLE PROVE SCRITTE E ORALI
Per sostenere le prove scritte e orali occorre obbligatoriamente iscriversi usando gli strumenti telematici previsti.
Le liste d'iscrizione per le prove scritte, in ogni caso, si chiudono tre giorni prima della data fissata per la prova scritta.
ORARIO DELLE LEZIONI 2016-17