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PORTALE DELLA DIDATTICA

Fisica II

20AXPMA

A.A. 2022/23

Lingua dell'insegnamento

Italiano

Corsi di studio

Corso di Laurea in Ingegneria Biomedica - Torino

Organizzazione dell'insegnamento
Didattica Ore
Lezioni 45
Esercitazioni in aula 15
Docenti
Docente Qualifica Settore h.Lez h.Es h.Lab h.Tut Anni incarico
Andrianopoli Laura Maria - Corso 1 Professore Associato FIS/02 45 15 0 0 3
Andrianopoli Laura Maria - Corso 2 Professore Associato FIS/02 45 0 0 0 3
Collaboratori
Espandi

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
2022/23
Il corso illustra le leggi fondamentali dell’Elettromagnetismo classico e della propagazione delle onde elettromagnetiche.
The course deals with the fundamental laws of classic Electromagnetism, including the propagation of electromagnetic waves.
L'insegnamento si propone di trasmettere le conoscenze di base relative a principi fisici, basi matematiche ed evidenze sperimentali dei fenomeni descritti dalle equazioni di Maxwell utilizzate nella loro forma integrale e differenziale. Sono trattati in particolare i fenomeni elettrostatici e magnetostatici in relazione alle loro sorgenti, il caso più generale nel caso di sorgenti e/o campi dipendenti dal tempo e la propagazione delle onde elettromagnetiche. Ci si attende che lo studente sviluppi l’abilità di applicare le suddette conoscenze a problemi scientifici semplici di rilevanza in campo ingegneristico, riguardanti i fenomeni elettromagnetici nei regimi stazionario e dipendente dal tempo, e di propagazione delle radiazioni elettromagnetiche.
The course aims to give basic knowledge related to physical principles, mathematical bases and experimental evidences of the phenomena described by Maxwell's equations used in their integral and differential form. Electrostatic and magnetostatic phenomena, inductive phenomena and the propagation of electromagnetic waves in the phenomena of interference and diffraction are treated in particular. The student is expected to develop the ability to apply the aforementioned knowledge to simple scientific problems of relevance in the engineering field, concerning electromagnetic phenomena in stationary and time-dependent regimes and propagation of electromagnetic radiation.
La comprensione degli argomenti del corso presuppone familiarità con gli strumenti matematici trattati nei corsi di Analisi matematica I e II e di Geometria, soprattutto con il calcolo differenziale e integrale delle funzioni di una o più variabili (compresi integrali di linea, di superficie e di volume), l’algebra e il calcolo vettoriale. Strumenti e concetti appresi nel corso di Fisica I sono un prerequisito importante. In particolare, il principio di conservazione dell'energia e l’Elettrostatica nel vuoto, parzialmente sviluppata nel suddetto corso, sono indispensabili per la comprensione degli argomenti trattati nel corso di Fisica II. Di tali argomenti vengono pertanto presentati solo brevi richiami all’inizio del corso.
Understanding the course topics presupposes familiarity with the mathematical tools covered in the courses of Mathematical Analysis I and II and Geometry, and in particular with the differential and integral calculus of the functions of one or more variables (including line, surface and volume integrals ), algebra and vector calculus. Tools and concepts learned in the course of Physics I are an important prerequisite. In particular, the electrostatics in vacuum, partially developed in the aforementioned course, is essential for understanding the topics covered in the Physics II course. Of this part, therefore, only brief references are presented at the beginning of the course.
ELETTROSTATICA Richiamo di elettrostatica nel vuoto e legge di Gauss; calcolo di campo e potenziale elettrostatico per varie distribuzioni di cariche; dipolo elettrico, forza e coppia su un dipolo elettrico in un campo elettrico uniforme; conduttori e dielettrici, capacità e condensatori; energia e densità di energia del campo elettrico. CIRCUITI E CORRENTI ELETTRICHE Corrente continua: intensità e densità di corrente; legge di Ohm; resistenza elettrica, resistività e conducibilità; effetto Joule, forza elettromotrice; carica/scarica di condensatore. MAGNETOSTATICA Il campo magnetico. Forza magnetica su una carica in moto, forza di Lorentz. Moto di una carica in un campo magnetico uniforme; l’effetto Hall classico. Forza magnetica su una corrente elettrica, coppia magnetica su una spira rettangolare e di forma qualsiasi, momento di dipolo magnetico. Le sorgenti del campo magnetico: legge di Ampère-Laplace e sua applicazione a una corrente rettilinea (formula di Biot-Savart, forze fra correnti) e a una corrente chiusa circolare. Il solenoide di lunghezza indefinita, solenoide di lunghezza finita. Legge di Ampère. Legge di Gauss per il campo magnetico; campo magnetico nella materia. CAMPI ELETTRICI E MAGNETICI VARIABILI NEL TEMPO Forze elettromotrici e correnti indotte, autoinduzione, circuiti RL, energia e densità di energia del campo magnetico, circuiti oscillanti LC, corrente di spostamento. Equazioni di Maxwell in forma integrale e differenziale. FENOMENI ONDULATORI ED ONDE ELETTROMAGNETICHE Introduzione generale ai fenomeni ondulatori. Onde elettromegnatiche nel vuoto come soluzione delle equazioni di Maxwell. Polarizzazione. Vettore di Poynting. Spettro delle onde elettromagnetiche. Luce come onda elettromagnetica.
ELECTROSTATICS Recall of electrostatics in vacuum and Gauss's law; calculation of the electrostatic field and potential for various charge distributions; electric dipole, force and torque on an electric dipole in a uniform electric field; conductors and dielectrics, capacitors; energy and energy density of the electric field. CIRCUITS AND ELECTRIC CURRENTS Direct current: intensity and current density; Ohm's law; electrical resistance, resistivity and conductivity; Joule effect, electromotive force; charge / discharge of capacitor. MAGNETOSTATICS The magnetic field. Magnetic force on a moving charge, Lorentz force. Motion of a charge in a uniform magnetic field; the classic Hall effect. Magnetic force on an electric current, magnetic couple on a rectangular coil of any shape, moment of magnetic dipole. The sources of the magnetic field: Ampère-Laplace's law and its application to a rectilinear current (Biot-Savart formula, forces between currents) and to a closed circular current. The solenoid of indefinite length, solenoid of finite length. Ampère's law. Gauss's law for the magnetic field;; magnetic field in matter. TIME-DEPENDENT ELECTRIC AND MAGNETIC FIELDS Electromotive forces and induced currents, self-induction, RL circuits, energy and energy density of the magnetic field, LC oscillating circuits, displacement current. Maxwell's equations in integral and differential form. WAVING PHENOMENA AND ELECTROMAGNETIC WAVES General introduction to wave phenomena. Electromegnatic waves in vacuum as solution of Maxwell's equations. Polarization. Poynting vector. Electromagnetic wave spectrum. Light as an electromagnetic wave. Wave reflection and refraction, interference, diffraction.
Il corso si articola in lezioni ed in esercitazioni in aula riguardanti la risoluzione di problemi sugli argomenti delle lezioni. Per le esercitazioni in aula gli studenti sono suddivisi in due squadre.
The course is divided into lessons and classroom exercises concerning the resolution of simple problems on the topics of the lessons. For classroom exercises, students are divided into two teams.
- P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, "Fisica, Elettromagnetismo - Onde", Terza Edizione a cura di R.C. Iotti e G. Barbero (EdiSES, Napoli, 2021). - D. Halliday, R. Resnick, J. Walker "Fondamenti di Fisica (Elettrologia Magnetismo Ottica)" , Casa Editrice Ambrosiana (Milano 2001) - - Materiale didattico fornito dalla docente
- D. Halliday, R. Resnick, J. Walker "Fondamenti di Fisica (Elettrologia Magnetismo Ottica)" , Casa Editrice Ambrosiana (Milano 2001) - - P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, Fisica, Elettromagnetismo - Onde, vol. II, EdiSES, Napoli, 2010. - Supporting material provided by the teacher.
Modalità di esame: Test informatizzato in laboratorio; Prova scritta (in aula); Prova orale facoltativa;
Exam: Computer lab-based test; Written test; Optional oral exam;
L'esame finale comprende un test con quesiti a risposta multipla, uno scritto ed un orale facoltativo. Il test, da svolgere in laboratorio o tramite PC con la piattaforma EXAM di ateneo, dà accesso allo scritto se superato con almeno 15/30, ma il suo esito positivo non concorre alla formulazione del voto finale. Lo scritto prevede la risoluzione di problemi relativi agli argomenti svolti e domande di teoria. La prova è superata se si ottiene un punteggio allo scritto almeno pari a 18/30. Il voto finale è costituito dal voto dello scritto, a meno che non si opti per l'ulteriore prova orale. L'orale, facoltativo, ha una durata media di 20-30 min, e riguarda tutti gli argomenti trattati nelle lezioni incluse le dimostrazioni. In questo caso il voto finale terrà conto dell'esito dell'esame orale. La docente si riserva di convocare eventualmente gli studenti ad una prova orale per la formulazione del voto finale, in casi in cui sorgessero dubbi sul corretto svolgimento della prova scritta. N.B. La prova scritta, così come l'eventuale prova orale, deve essere sostenuta nello stesso appello in cui è stato superato il test.
Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.
Exam: Computer lab-based test; Written test; Optional oral exam;
L'esame finale comprende uno scritto e un orale facoltativo. Lo scritto comprende: a) quesiti a risposta multipla, b) problemi simbolici e/o numerici relativi agli argomenti principali. Il voto massimo conseguibile nella parte di problemi è di 20 trentesimi, quello conseguibile nella parte di quesiti a risposta multipla è di 10 trentesimi. Il tempo complessivamente assegnato per la prova è di 2h, e per superare lo scritto occorre ottenere un punteggio complessivo pari a 18 trentesimi. All’esame scritto gli studenti possono avvalersi solo dell’ausilio di una calcolatrice. L'orale, dedicato solo a coloro che hanno conseguito allo scritto una votazione superiore a 27/30, ha una durata di 20-30 min, e riguarda tutti gli argomenti trattati nelle lezioni. Il voto finale è una media pesata della valutazione di scritto e orale.
In addition to the message sent by the online system, students with disabilities or Specific Learning Disorders (SLD) are invited to directly inform the professor in charge of the course about the special arrangements for the exam that have been agreed with the Special Needs Unit. The professor has to be informed at least one week before the beginning of the examination session in order to provide students with the most suitable arrangements for each specific type of exam.
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