facoltà di
INGEGNERIA
salita Sperone 31 98166 S. Agata - Messina
web: http://ww2.unime.it/ingegneria
CORSO di LAUREA in
INGEGNERIA CIVILE

Coordinatore : Prof. Giovanni Falsone


FISICA II

PROGRAMMA

DIARIO di ESAMI

ORARIO delle LEZIONI

PRENOTAZIONI ESAMI


PROGRAMMA di FISICA II

Corso di Laurea in: INGEGNERIA CIVILE
A. A. 2003/2004
Docente: Prof.Beniamino Ginatempo

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Finalità del Corso

Questo corso si propone di:

1) Presentare allo studente concetti di elettromagnetismo classico di base (Elettrostatica, Magnetostatica, Elettrodinamica ed Ottica) ;

3) Far scoprire la quotidianità dei fenomeni elettromagnetici e la loro importanza dal punto di vista tecnologico;

5) Mostrare come sia possibile studiare tutti i fenomeni elettromagnetici in termini delle Equazioni di Maxwell;

6) Illustrare il concetto di onda elettromagnetica, della sua propagazione ed il fenomeno della Diffrazione;

7) Far comprendere il ruolo delle approssimazioni in Fisica ed Ingegneria;

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Obiettivi del Corso

Alla fine del corso lo studente dovrà essere in grado di rispondere alle seguenti domande:

1) Perchè le cariche elettriche alterano le proprietà di simmetria dello spazio?

2) Perchè le Equazioni di Maxwell sono Leggi di Natura?

3) Quali sono le differenze fra fenomeni elettrici e magnetici? Perchè la materia si comporta in maniera diversa quando interagisce con campi elettrici o con campi magnetici?

4) Cos'è un'onda elettromagnetica e come si propaga? In che consistono i fenomeni della dispersione, dell'assorbimento e della diffusione?

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Argomenti del corso



Parte I

I. Elementi di Calcolo Vettoriale(4 ore)

Scalari,Vettori e Tensori - Campi scalari e superfici di livello - Campi vettoriali e linee di flusso - Derivate direzionali - Integrali di linea, di superficie e di volume - Flusso e Circuitazione - Gradiente e superfici equipotenziali - Divergenza e sorgenti dei campi vettoriali - Teorema di Gauss - Gradiente, Laplaciano e Flusso del gradiente del campo 1/r - Rotore - Teorema di Stokes - Operatori - Coordinate sferiche e cilindriche.

II. Il Campo Elettrostatico nel Vuoto(6 ore)

La carica elettrica - Il Principio di Conservazione della Carica Elettrica- Legge di Coulomb - Unità di Misura - Il campo elettrico - Il potenziale elettrostatico e l'Equazione di Poisson - Linee di flusso e superfici equipotenziali del campo elettrico - Legge di Gauss - Le equazioni fondamentali del campo elettrostatico - Potenziale e campo di uno strato e di un doppio strato - Potenziale e campo di una sfera - Potenziale e campo di un cilindro - Potenziale all'interno di un doppio strato - Il dipolo elettrico - Il momento elettrico di dipolo e di multipolo di un sistema di cariche - Energia di un dipolo in un campo esterno - Energia di un sistema di cariche elettriche - Conduttori- Teorema di Coulomb - L'induzione elettrostatica - L'induzione completa, lo schermo elettrostatico e la Gabbia di Faraday - Capacità - Condensatori - Energia di un condensatore - Collegamento di condensatori in serie ed in parallelo - Potere disperdente delle punte e sue applicazioni- Macchine Elettrostatiche - Il vettore induzione dielettrica nel vuoto.

III. I Dielettrici (4 ore)

La polarizzazione di un dielettrico e la costante dielettrica - La suscettività dielettrica - La legge di Coulomb in un dielettrico omogeneo e isotropo - Il campo elettrico in un dielettrico - Il vettore intensità di polarizzazione - Il vettore induzione dielettrica nella materia - Condizioni di continuità - Condensatori con dielettrici - Interpetrazione microscopica dei meccanismi di polarizzazione (Polarizzabilità elettronica, Polarizzabilità per orientamento, Campi locali, Formula di Clausius-Mossotti) - Polarizzazione spontanea - Piroelettricità - Ferroelettricità - Piezoelettricità ed Elettrostrizione.

IV. La corrente elettrica stazionaria (2 ore)

L'intensità di corrente elettrica e la densità di corrente - Il principio di conservazione della carica e l'equazione di continuità - La corrente stazionaria - La legge di Ohm e la resistenza elettrica - Impossibilità di caricare staticamente il volume di un conduttore.

Parte II

V. Il Campo Magnetostatico nel vuoto (4 ore)

Magneti e circuiti elettrici - Linee di flusso del campo magnetico - Forza esercitata da un campo magnetico su un circuito percorso da corrente - Il vettore di induzione magnetica - La forza di Lorentz - Moto di cariche libere in un campo magnetico - Il tubo catodico - La legge di Biot-Savart - Formule di Laplace - Forze fra circuiti - Il flusso e la circuitazione dell'induzione magnetica - Le leggi fondamentali della magnetostatica - Momento magnetico di un ago - Il vettore intensità di campo magnetico - Sistemi di unità di misura - Il potenziale vettore - Il Teorema di Equivalenza di Ampère.

VI. Le proprietà magnetiche della materia (4 ore)

La permeabilità magnetica relativa - La suscettività magnetica - La polarizzazione magnetica - Sostanze diamagnetiche, paramagnetiche e ferromagnetiche - Interpetrazione microscopica del magnetismo e i domini di Weiss - Correnti atomiche e momento magnetico di un atomo isolato e in un solido - Teorema di Larmor - La polarizzazione di un mezzo in un campo magnetico esterno - Il vettore intensità di magnetizzazione - Il vettore intensità di campo magnetico - Legge di Curie-Weiss.
 
 

Parte III

VII. Il Campo Elettromagnetico (7 ore)

L'induzione elettromagnetica - La legge di Faraday-Neumann e la legge di Lenz - L'Approssimazione Quasi-Stazionaria - Induzione mutua e autoinduzione - L'energia del campo magnetico - Corrente di spostamento - Le equazioni di Maxwell - Equazioni delle onde - Le onde piane - Conservazione della energia e vettore di Poynting- Potenziali ritardati - Invarianza di gauge - Equazione delle onde inomogenea.

IX. Ottica (3 ore)

La velocità di propagazione della luce - Costante dielettrica ed indice di rifrazione - Leggi della Riflessione e Rifrazione - Dipendenza della polarizzabilità dalla frequenza - La dispersione della luce e sue applicazioni - La diffusione della luce - Polarizzazione della luce - Interferenza - Formula di Brewster - Principio di Huyghens - Diffrazione.

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Frequenza al corso ed esami

La frequenza al corso non è obbligatoria ma è di importanza fondamentale per l'apprendimento degli argomenti e gli studenti sono invitati frequentare con regolarità. L'apprendomento sarà verificato con una o più prove in classe durante il corso.

Gli esami si svolgeranno con una prova scritta ed un esame orale. All'esame orale, che verterà sugli argomenti del corso, lo studente è ammesso d'ufficio. Tuttavia, allo scopo di verificare preventivamente la preparazione, gli studenti sono invitati ad una prova scritta, corretta individualmente. Di norma l'esame orale avrà luogo il giorno successivo a quello fissato per la prova scritta.

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Testi Consigliati

Libro di testo principale:

E. Amaldi, R. Bizzarri, G. Pizzella, Fisica Generale, ZANICHELLI

Testi di supporto:

F. Wanderlingh, Corso di Fisica Generale, Vol. III, GENAL

P. A. Tipler, Corso di Fisica, 2o volume, ZANICHELLI

P.M. Fishbane, S. Gasiorowicz and S. T. Thornton,  Fisica per Scienze ed Ingegneria, Vol. secondo, EdiSES

H.C. Ohanian, Fisica 2o volume, ZANICHELLI

R. Blum, D. E. Roller, Fisica, 2o volume, ZANICHELLI

D. Halliday, R. Resnick, K.S. Krane, Fisica 2 (4a edizione), Ambrosiana

P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, Fisica 2o volume, EdiSES

Testi di problemi svolti:

Morosi, Problemi di Fisica II per l'Università, Masson - Addison Wesley

Edminister, Elettromagnetismo, Collana SCHAUM, ETAS

Edminister, Circuiti Elettrici, Collana SCHAUM, ETAS

O'Malley, Fondamenti di analisi dei circuiti , Collana SCHAUM, ETAS

Spiegel, Analisi Vettoriale, Collana SCHAUM, ETAS

Spiegel, Analisi di Fourier, Collana SCHAUM, ETAS

Letture

Aslamazov e Varlamov, Fisica, che meraviglia!, La Goliardica Pavese



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