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PORTALE DELLA DIDATTICA

Fisica II

20AXPLZ

A.A. 2021/22

Lingua dell'insegnamento

Italiano

Corsi di studio

Corso di Laurea in Ingegneria Aerospaziale - Torino

Organizzazione dell'insegnamento
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Didattica
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
FIS/01
FIS/03
3
3
A - Di base
A - Di base
Fisica e chimica
Fisica e chimica
2020/21
La Fisica II espone le leggi fondamentali dell’elettromagnetismo classico, includendo la propagazione della luce come onda elettromagnetica.
The Physics II course explains the fundamental laws of classical electromagnetism, including the propagation of light considered as an electromagnetic wave.
L’obiettivo e’ l’acquisizione dei principi e del loro significato fisico. Vengono illustrate le applicazioni fondamentali di ogni legge con lo scopo di far acquisire un metodo da applicare nell’interpretazione di fenomeni fisici che sono alla base di molte applicazioni ingegneristiche.
The goal is the acquisition of the basic principles and of their physical meanings. The fundamental applications of each law are shown with the aim of providing the student with a method for the interpretation of the physical phenomena which are at the basis of many engineering problems.
E’ necessaria una buona conoscenza e padronanza degli strumenti matematici appresi nei corsi di Analisi I e II e di Geometria e dei concetti fondamentali di Meccanica e Termodinamica appresi nel corso di Fisica I. L’elettrostatica nel vuoto è parzialmente svolta nei corsi di Fisica I. Su tale parte vengono fatti alcuni richiami all’inizio del corso, ma la sua conoscenza è indispensabile per una buona comprensione degli argomenti da trattare.
A good knowledge and mastery of the mathematical instruments learnt in the course of Mathematical Analysis I and II and of Geometry and of the basic concepts of Mechanics and Thermodynamics learnt in the course of Physics I are required. Electrostatics in vacuum is treated in the Physics I course and must be known at the beginning of the Physics II course. This knowledge is fundamental for the comprehension of all the subjects that will be studied.
ELETTROSTATICA Il dipolo elettrico: campo, potenziale, comportamento in campo elettrico esterno Teorema di Gauss in forma differenziale, concetto di divergenza. Conduttori. Induzione elettrostatica. Condensatori e capacità. Densità di energia del campo elettrico. Dielettrici: Polarizzazione del materiale. CORRENTE E RESISTENZA Conduzione. Intensità e densità di corrente. Corrente continua. Resistenza. Legge di Ohm. Resistività e conducibilità. Potenza elettrica. Effetto Joule. Forza elettromotrice. Circuiti RC. MAGNETOSTATICA Campo magnetico e induzione magnetica. Seconda equazione di Maxwell. Forza agente su una carica in moto all’interno di un campo magnetico: forza di Lorentz. Forza agente su un conduttore percorso da corrente immerso in un campo magnetico. Sorgenti del campo magnetico. Campo magnetico prodotto da una corrente: legge di Laplace. Applicazioni della legge di Laplace. Campo magnetico di una spira circolare percorsa da corrente. Dipolo magnetico. Momento meccanico ed energia potenziale di un dipolo magnetico in un campo magnetico applicato. Forza tra conduttori paralleli percorsi da corrente. Legge di Ampère e sue applicazioni. Campi magnetici nella materia: diamagnetismo, paramagnetismo, ferromagnetismo. CAMPI ELETTRICI E MAGNETICI VARIABILI NEL TEMPO Legge dell'induzione di Faraday - Henry – Lenz e sue applicazioni. Terza equazione di Maxwell. Induttanza e autoinduzione. Energia immagazzinata nel campo magnetico di una corrente. Densità di energia del campo magnetico. Circuiti LC. Oscillazioni smorzate in un circuito LRC. Corrente di spostamento e legge di Ampère-Maxwell. ONDE ELETTROMAGNETICHE Le onde elettromagnetiche e loro deduzione dalle equazioni di Maxwell. Caratteristiche generali delle onde elettromagnetiche. Energia delle onde elettromagnetiche piane, vettore di Poynting. Pressione di radiazione. Polarizzazione delle onde elettromagnetiche. Spettro delle onde elettromagnetiche. Pacchetto d’onde. FENOMENI DI PROPAGAZIONE DELLE ONDE Leggi della riflessione e della rifrazione. Interferenza tra onde elettromagnetiche (sorgenti coerenti e incoerenti, l’esperimento a doppia fenditura di Young, sorgenti coerenti allineate, applicazioni). Natura del fenomeno di diffrazione. Diffrazione di Fraunhofer da una singola fenditura. Reticolo di diffrazione.
ELECTROSTATICS Electrical dipole. Gauss’s law (local approach) and its applications. Conductors. Electrostatic induction. Capacitors and capacitance. Electric energy density. Dielectrics: polarization of matter. ELECTRIC CURRENT AND RESISTANCE Electric current and current density. Principle of conservation of charge. Ohm’s law. Resistivity and resistance. Electric power. Joule effect. Electromotive force. RC circuits. MAGNETOSTATICS Magnetic interaction characteristics. Second Maxwell’s equation. Force on electric charge moving in a magnetic field: Lorentz’s force. Magnetic force on electric circuits. Magnetic field produced by a closed current: 1st Laplace’s formula and its application. Magnetic dipole. Magnetic field produced by a circular loop. Magnetic dipole. Magnetic torque and potential energy of a magnetic dipole. Forces between currents Ampère’s laws and its applications Magnetization of matter: diamagnetic, paramagnetic and ferromagnetic materials. TIME DEPENDENT ELECTRIC AND MAGNETIC FIELDS Faraday’s law of induction and its applications. Third Maxwell’s equation. Self and mutual induction. Energy stored in a magnetic field. Magnetic field energy density. LC and LRC circuits. Displacement current and Ampère-Maxwell’s law. ELECTROMAGNETIC WAVES Plane electromagnetic waves as solutions of Maxwell's equations. General characteristics of the electromagnetic waves. Energy of electromagnetic waves, Poynting vector. Radiation pressure. Polarization of light. Electromagnetic spectrum. Wave packet. WAVE PROPAGATION PHENOMENA Reflection and refractions laws. Interference among electromagnetic waves (coherent and incoherent sources, double slit Young's experiment, interference among multiple beams , applications). Diffraction phenomena. Fraunhofer diffraction by a single slit. Diffraction grating.
Sono previste esercitazioni in aula sugli argomenti trattati durante le lezioni. Durante le esercitazioni il corso viene diviso in due squadre. Per i problemi considerati viene sviluppata sia la metodologia di analisi che le tecniche di calcolo per la loro soluzione.
Class exercises include simple problem solving activities, with strict connections to theoretical lectures. The procedure of exercise solution is aimed at developing specific analysis methodology and calculus techniques.
Testi di riferimento per il corso: P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci 'Fisica, vol. II' EdiSES (Napoli) oppure P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci 'Elementi di Fisica, vol. II, Elettromagnetismo e onde' EdiSES (Napoli) Testi consigliati per esercizi (uno a scelta): S.Longhi, M. Nisoli, R. Osellame, S. Stagira "Fisica Generale Problemi di Elettromagnetismo e Ottica" Società Editrice Esculapio, Bologna P.Zotto, M. Nigro "Problemi di Fisica Generale, Elettromagnetismo, Ottica" Edizioni LaDotta, Casalecchio di Reno (Bologna) G.A. Ummarino, S. Galasso “Esercizi svolti di Fisica II” (seconda edizione) Edizioni CLUT, Torino P. Pavan, P. Sartori "Problemi di Fisica II Risolti e commentati" Casa Editrice Ambrosiana, Milano Ulteriore materiale aggiuntivo di supporto sarà messo a disposizione degli studenti mediante il portale della didattica.
The textbook, chosen among the ones listed, will be recommended during the lectures: P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci 'Fisica, vol. II' EdiSES (Napoli) P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci 'Elementi di Fisica, vol. II, Elettromagnetismo e onde' EdiSES (Napoli) Recommended exercise books (one at choice): S.Longhi, M. Nisoli, R. Osellame, S. Stagira "Fisica Generale Problemi di Elettromagnetismo e Ottica" Società Editrice Esculapio, Bologna P.Zotto, M. Nigro "Problemi di Fisica Generale, Elettromagnetismo, Ottica" Edizioni LaDotta, Casalecchio di Reno (Bologna) G.A. Ummarino, S. Galasso “Esercizi svolti di Fisica II” (seconda edizione) Edizioni CLUT, Torino P. Pavan, P. Sartori "Problemi di Fisica II Risolti e commentati" Casa Editrice Ambrosiana, Milano Useful material will be also supplied online on the pages of the course
Modalità di esame: Prova orale obbligatoria; Prova scritta a risposta aperta o chiusa tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo Exam integrata con strumenti di proctoring (Respondus);
L’esame è volto ad accertare la conoscenza degli argomenti elencati nel programma di questo corso e la capacità di applicare la teoria ed i suoi metodi alla soluzione di esercizi. L’esame è costituito da una parte scritta e da una successiva parte orale. L’esame scritto ha durata complessiva di novanta minuti (1 ora e mezza) ed è articolato in due parti: 12 domande a risposta multipla (30 minuti) e 2 esercizi a risposta aperta (60 minuti). Il risultato dell’esame tiene conto dei punteggi conseguiti in ciascuna delle due parti. Il massimo voto conseguibile nello scritto è 30/30. Durante lo scritto non si possono consultare libri di alcun tipo o appunti inerenti il corso. È consentito l’uso di una calcolatrice non programmabile. Per accedere all’orale i candidati devono rispondere correttamente ad almeno 7 delle domande a risposta multipla proposte e riportare una votazione complessiva dello scritto maggiore o eguale a 16/30. L’orale è prevalentemente rivolto ad accertare una adeguata conoscenza della teoria discussa nel corso. Il voto finale, espresso in trentesimi, tiene conto delle valutazioni conseguite nella prova scritta e nella prova orale.
Exam: Compulsory oral exam; Computer-based written test with open-ended questions or multiple-choice questions using the Exam platform and proctoring tools (Respondus);
The goal of the examination is to test the knowledge of the candidate about the topics included in the program of this course and to verify his/her skill in solving problems. The examination consists of two steps: a written assessment followed by an oral interview. The written examination lasts 90 minutes (1 hour and half) and is divided in two parts: 12 multiple-choice questions (30 minutes) and 2 exercises with open questions (60 minutes). The maximum score is 30/30 and takes into account the evaluation of these two parts. During the exam, the candidates are not allowed to refer to text-books or notes relevant to the course program. The use of electronic calculators is allowed provided these are cleared of all pre-stored programmes or information. Students are admitted to the oral examination if they correctly answer to 7 or more multiple-choice questions and if the total assessment of their written exam is 16/30 or more. The oral examination is mainly oriented to check whether a candidate has a sufficiently wide knowledge of the theory. The final mark is expressed in thirtieth and takes into account the results achieved in both written and oral parts.
Modalità di esame: Test informatizzato in laboratorio; Prova orale obbligatoria; Prova scritta a risposta aperta o chiusa tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo Exam integrata con strumenti di proctoring (Respondus);
L’esame è volto ad accertare la conoscenza degli argomenti elencati nel programma di questo corso e la capacità di applicare la teoria ed i suoi metodi alla soluzione di esercizi. L’esame è costituito da una parte scritta e da una successiva parte orale. Regole e durate dell’esame sono le stesse sia per l’esame in remoto che per l’esame in presenza. L’esame scritto in remoto verrà effettuato tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo Exam integrata con strumenti di proctoring (Respondus), l’esame orale in remoto verrà effettuato in Virtual Classroom o su piattaforme analoghe. L’esame scritto in presenza verrà effettuato ai LAIB tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo Exam e l’esame orale in presenza verrà effettuato in aula. L’esame scritto ha durata complessiva di novanta minuti (1 ora e mezza) ed è articolato in due parti: 12 domande a risposta multipla (30 minuti) e 2 esercizi a risposta aperta (60 minuti). Il risultato dell’esame tiene conto dei punteggi conseguiti in ciascuna delle due parti. Il massimo voto conseguibile nello scritto è 30/30. Durante lo scritto non si possono consultare libri di alcun tipo o appunti inerenti il corso. È consentito l’uso di una calcolatrice non programmabile. Per accedere all’orale i candidati devono rispondere correttamente ad almeno 7 delle domande a risposta multipla proposte e riportare una votazione complessiva dello scritto maggiore o eguale a 16/30. L’orale è prevalentemente rivolto ad accertare una adeguata conoscenza della teoria discussa nel corso. Il voto finale, espresso in trentesimi, tiene conto delle valutazioni conseguite nella prova scritta e nella prova orale.
Exam: Computer lab-based test; Compulsory oral exam; Computer-based written test with open-ended questions or multiple-choice questions using the Exam platform and proctoring tools (Respondus);
The goal of the examination is to test the knowledge of the candidate about the topics included in the program of this course and to verify his/her skill in solving problems. The examination consists of two steps: a written assessment followed by an oral interview. Rules and duration are the same for online and onsite exams. Online written examination will be carried out through the Polito's Exam tool combined with proctoring systems (Respondus); online oral examination will be conducted using Virtual Classroom or similar tools. Onsite written and oral examinations will be carried out at LAIBs (via the Polito's Exam tool) and in a classroom, respectively. The written examination lasts 90 minutes (1 hour and half) and is divided in two parts: 12 multiple-choice questions (30 minutes) and 2 exercises with open questions (60 minutes). The maximum score is 30/30 and takes into account the evaluation of these two parts. During the exam, the candidates are not allowed to refer to text-books or notes relevant to the course program. The use of electronic calculators is allowed provided these are cleared of all pre-stored programmes or information. Students are admitted to the oral examination if they correctly answer to 7 or more multiple-choice questions and if the total assessment of their written exam is 16/30 or more. The oral examination is mainly oriented to check whether a candidate has a sufficiently wide knowledge of the theory. The final mark is expressed in thirtieth and takes into account the results achieved in both written and oral parts.


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