Programma di Fisica II

per il corso di laurea in Ingegneria Informatica

A.A. 1995-96

Prof. ssa C. Sibilia

Elettrostatica nel vuoto

Interazioni fra cariche elettriche: legge di Coulomb. Definizione e proprietà di E (Campo elettrico). Flusso di un vettore: teorema di Gauss o della divergenza. Legge di Gauss: Definizione e proprietà del vettore induzione elettrica D. La costante dielettrica del vuoto e0 (relazione di Lorentz fra D e E). Applicazioni della legge di Gauss: campo dovuto ad una carica puntiforme; campo dovuto a una distribuzione di cariche con simmetria sferica; campo per distribuzioni di cariche che si estendono all'infinito: filo indefinito, strato e doppio strato piano. Il potenziale elettrostatico. Teorema di Stokes. Energia potenziale mutua di un insieme di cariche. Energia dal campo elettrostatico. Potenziale e campo di una distribuzione di cariche nell'approssimazione di dipolo. Azione su un dipolo di un campo esterno.

Riferimenti bibliografici

a) D. Sette Lezioni di Fisica Vol.III Introduzione all'elettromagnetismo: Cap. I par. 1-14, 18,22.

b) C. Mencuccini e V. Silvestrini: Fisica II Elettromagnetismo,Ottica: Cap. I

Il campo elettrostatico in presenza di corpi conduttori in equilibrio

Campo elettrico nei punti all'interno di un corpo conduttore in equilibrio. Campo elettrico alla superficie di un conduttore in equilibrio: teorema di Coulomb. Distribuzione delle cariche sulla superficie dei conduttori. Relazioni fra cariche e potenziali per un sistema di corpi conduttori. Sistema di due conduttori: capacità di un condensatore. Condensatori in serie e parallelo. Energia del campo elettrostatico in presenza di corpi conduttori in equilibrio: energia immagazzinata in un condensatore. Forza su conduttori carichi. Problema generale dell'elettrostatica. equazioni Poisson e Laplace.

a) Cap I (9,15-17,19,20,24)

b) Cap II (escluse le parti listate in rosso)

Il campo elettrostatico nei dielettrici

Proprietà di D e E nei dielettrici. La costante dielettrica e: D = eE. Il vettore intensità di polarizzazione P: densità di volume e densità superficiale delle cariche di polarizzazione. Suscettività dielettrica c. Condizioni di continuità per E e D alla superficie di separazione fra due dielettrici. Energia del campo elettrico in un dielettrico. Forze esercitate dal campo elettrico su un dielettrico.

a) Cap II: par. 1-8

b) Cap III: par 1, 3-6

Correnti elettriche stazionarie

Densità e intensità di corrente. Equazione di continuità. Corrente di spostamento. Legge di Ohm: conducibilità, resistività, resistenza. Il campo elettrico nei conduttori in condizioni stazionarie. Legge di Joule. Circuiti elettrici. Forze elettromotrici. Regole di Kirchhoff. Carica e scarica del condensatore.

a) Cap. III: par 1-9, 13

b) Cap IV: par 1-6, 8-10, 15

Magnetostatica nel vuoto

Forza di Lorentz e vettore induzione magnetica B. Moto di una carica in un campo elettrico e magnetico. Flusso di B. Forza magnetica su un filo percorso da corrente: seconda formula di Laplace. Azioni magnetiche su un circuito percorso da corrente. Legge di Ampere: vettore campo magnetico H. Campi magnetici creati da particolari distribuzioni di correnti; filo rettilineo indefinito (Legge di Biot Savart), spira circolare (sull'asse), solenoide. Potenziale vettore. Prima formula di Laplace. Definizione dell'Ampere. Trasformazioni relativistiche galileiane per i campi E, D, B e H nel vuoto.

a) Cap IV: par 1-11, 16

b) Cap IV: par 1-4 (escluso listato rosso), 5. 2, 6

Il campo magnetico nella materia

Proprietà di H e B nei materiali. La permeabilità magnetica per m : B = mH. Il vettore intensità di magnetizzazione M: (momento magnetico per unità di volume): corrente di magnetizzazione, suscettività magnetica c. Condizioni di continuità per B e H alla superficie di separazione fra due materiali. Vari tipi di materiali magnetici: paramagnetici, diamagnetici, ferromagnetici. Legge di Hopkinson e nozione di circuito magnetico, riluttanza. Il campo magnetico terrestre.

a) Cap. V: 1- 4, 7-9

b) Cap. VI: 1, 3-5, 7

Campi elettrici e magnetici variabili nel tempo

Induzione elettromagnetica: Legge di Faraday-Neumann-Lenz. Forza elettromotrice indotta. Energia del campo magnetico. Coefficienti di mutua e autoinduzione. Circuiti RL. Corrente di spostamento. Equazioni di Maxwell.

a) Cap. VI e Cap. VII par. 1-3

b) Cap. VII

Onde elettromagnetiche

Potenziali elettrondinamici. Equazione delle onde. Onde piane. Onde piane monocromatiche. Onde sferiche. Campo elettromagnetico in un conduttore omogeneo. Riflessione e Rifrazione delle onde, riflessione totale, angolo di Brewster.

a) Cap. VII: par 4-9, 11, 12

b) Cap. IX: par 1-5, 9, 12

Correnti alternate

Circuiti serie in corrente alternata. Eq. differenziali di II° grado a coefficienti costanti. Sviluppo di Fourier, metodo simbolico, rappresentazione complessa. Risonanza. Potenza assorbita in circuiti in corrente alternata.

a) Cap. VIII par. 1-5, 7-8

b) Cap. VIII: par. 1-7

Interferenza e diffrazione

Polarizzazione della luce: lineare, circolare, ellittica. Principio di Huyghens-Fresnel. Principio di sovrapposizione. Interferenza di onde copropagantesi e contropropagantesi. Esperienze di Young. Cenni sulla diffrazione di Fresnel. Diffrazione di Fraunhofer.

a) D. Sette: Appunti

b) Cap IX: par 4, 5 Cap X: par 5,7,8,10

Conduzione nei solidi

Teoria classica degli elettroni liberi (Drude): conducibilità elettrica e densità degli elettroni. Teoria quantistica degli elettroni liberi (Sommerfeld): energia di Fermi. Effetto Hall, effetto fotoelettrico, effetto Volta. Conduzione elettrica e legame chimico. Distinzione fra i vari tipi di materiali in base al legame chimico: conducibilità ionica, elettronica, isolanti. Teoria delle bande: nozione di stato quantico, formazione delle bande. Distinzione dei corpi in conduttori, semiconduttori e isolanti secondo la teoria delle bande. Semiconduttori di tipo p e n.

a) Appunti

b) Cap XII: par 3,6, 9

Ottica

Raggi. Principio di Fermat. Specchio sferico. Diottro sferico. Lenti, lenti sottili.

a) appunti

b) Cap XI: par. 1-6


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