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PORTALE DELLA DIDATTICA

Fisica II

20AXPPI, 20AXPPL

A.A. 2019/20

Lingua dell'insegnamento

Italiano

Corsi di studio

Corso di Laurea in Ingegneria Gestionale - 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
Trigiante Mario - Corso 3 Professore Ordinario FIS/02 45 15 0 0 3
Ummarino Giovanni - Corso 1 Professore Associato FIS/03 45 15 0 0 10
Ummarino Giovanni - Corso 2 Professore Associato FIS/03 45 15 0 0 10
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
2018/19
Il corso fornisce allo studente una cultura di base sui fondamenti dell'elettromagnetismo, nonché la capacità di applicare modelli fisici e concetti matematici a problemi concreti nel campo dell’ingegneria.
The course provides the students with a basic knowledge of the fundamentals of electromagnetism, as well as the ability to apply physical models and mathematical concepts to the solution of practical problems in engineering.
L'insegnamento si propone di trasmettere allo studente le conoscenze di base sulla descrizione matematica dei fenomeni elettromagnetici, partendo da una trattazione dell’elettrostatica e della magnetostatica nel vuoto e nella materia per arrivare ai fenomeni che coinvolgono e campi elettrici e magnetici variabili, la loro sistemazione teorica definitiva attraverso le equazioni di Maxwell e le onde elettromagnetiche. La comprensione di tali argomenti comporta la capacità dello studente di saper assimilare i concetti teorici esposti a lezione in modo da aver ben chiaro situazioni concrete in cui essi si applicano. Il secondo, non meno importante, obiettivo dell'insegnamento è di trasmettere allo studente l’abilità di applicare le suddette conoscenze a problemi scientifici reali di rilevanza in campo ingegneristico. A tale scopo, attraverso lo svolgimento di esercizi e la discussione di esempi a lezione, allo studente verrà fornito il metodo e le tecniche necessarie per affrontare un problema di elettromagnetismo.
The main purpose of this course is to give the student an introduction to the mathematical description of the electromagnetic phenomena, starting from a treatment of electrostatics and magnetostatics in the vacuum and in media and ending with a discussion of time-dependent electric and magnetic fields, electromagnetic waves and their theoretical description in terms of Maxwell equations. Another important aim of the course is to give the student the necessary skills for approaching in a systematic way and solving problems of practical interest, related to electromagnetism.
E' necessario che lo studente sappia applicare: il calcolo differenziale e integrale per le funzioni di una o più variabili; il calcolo vettoriale; i temi generali trattati nel modulo di Fisica 1 Precedenze auspicabili Analisi Matematica I, Analisi Matematica II, Geometria , Fisica I
The student is requred to be able to apply differential and integral calculus for functions of one or more variables, to know the basics of the theory of linear ordinary differential equations, Gauss' and Stokes's theorems, vector calculus. The knowledge of the subjects dealt with in the Physics I course is also required.
Cariche elettriche. Isolanti e conduttori. Struttura elettrica della materia. Misura delle cariche elettriche. La legge di Coulomb. Campo elettrostatico. Campo elettrostatico prodotto da una distribuzione continua di carica. Moto di una carica in un campo elettrostatico. Lavoro della forza elettrica. Potenziale. Calcolo del potenziale elettrostatico. Energia potenziale elettrostatica. Il campo elettrostatico come gradiente del potenziale. Superfici equipotenziali. Il rotore del campo elettrostatico. Il dipolo elettrico. La forza su un dipolo elettrico. Flusso del campo elettrico. Legge di Gauss. Alcune applicazioni e conseguenze della legge di Gauss. Campo elettrostatico nell’intorno di uno strato superficiale di carica. Legge di Gauss in forma differenziale. Equazioni di Maxwell per l’elettrostatica. Equazioni di Poisson e Laplace. Conduttori in equilibrio. Conduttore cavo. Schermo elettrostatico. Sistemi di conduttori. Condensatori. Collegamento di condensatori. Energia del campo elettrostatico. Dielettrici. La costante dielettrica. Polarizzazione dei dielettrici. Equazioni generali dell’elettrostatica in presenza di dielettrici. Conduzione elettrica. Corrente elettrica. Corrente elettrica stazionaria. Legge di Ohm della conduzione elettrica. Resistori in serie e in parallelo. Forza elettromotrice. Carica e scarica di un condensatore attraverso un resistore. Corrente di spostamento. Leggi di Kirchhoff per le reti elettriche. Interazione magnetica. Campo magnetico. Elettricità e magnetismo. Forza magnetica su una carica in moto. Forza magnetica su un conduttore percorso da corrente. Momenti meccanici su circuiti piani. Principio di equivalenza di Ampère. Effetto Hall. Moti di particelle cariche in un campo magnetico. Campo magnetico prodotto da una corrente. Calcolo di campi magnetici prodotti da circuiti particolari. Azioni elettrodinamiche tra circuiti percorsi da corrente. Legge di Ampère. Proprietà magnetiche della materia. Permeabilità e suscettività magnetica . Leggi di Curie. Isteresi nei materiali ferromagnetici. La legge di Gauss per il campo magnetico. Equazioni generali della magnetostatica in presenza di mezzi magnetizzati. Legge di Faraday dell’induzione elettromagnetica. Origine del campo elettrico indotto e della forza elettromotrice indotta. Applicazione della legge di Faraday. Autoinduzione. Induzione mutua. Legge di Ampère-Maxwell. Le equazioni di Maxwell. Le equazioni di Maxwell in forma differenziale. Il potenziale vettore e l’invarianza di gauge. Le equazioni di Maxwell per i potenziali. Oscillazioni elettriche. Circuiti in corrente alternata. I circuiti LC. Il circuito RCL in serie. Risonanza. Potenza nei circuiti a corrente alternata. Equazione delle onde. Introduzione alle onde elettromagnetiche. Onde piane. Deduzione delle onde elettromagnetiche piane dalle equazioni di Maxwell. Energia di un’onda elettromagnetiche piana. Vettore di Poynting. Polarizzazione di un onda elettromagnetica. Spettro delle onde elettromagnetiche.
Electric charges. Insulators and conductors. Electrical structure of matter. Measurement of electrical charges. Coulomb's law. Electrostatic field. Electrostatic field produced by a continuous distribution of charge. Motion of a charge in an electrostatic field. Work of the electric force. Potential. Calculation of the electrostatic potential. Electrostatic potential energy. The electrostatic field as potential gradient. Equipotential surfaces. The rotor of the electric field. The electric dipole. The strength of an electric dipole. Flow of the electric field. Gauss' law. Some applications and implications of Gauss' law. Electrostatic field in the neighborhood of a surface layer of charging. Gauss's law in differential form. Maxwell's equations for electricity. Poisson and Laplace equations. Conductors in equilibrium. Conductor cable. Electrostatic shield. Systems of conductors. Capacitors. Connection of capacitors. Energy of the electrostatic field. Dielectrics. The dielectric constant. Polarization of dielectrics. General equations of electrostatics in the presence of dielectrics. Electrical conduction. Electric current. Electricity stationary. Ohm's law of electrical conduction. Resistors in series and in parallel. Electromotive force. Charge and discharge of a capacitor through a resistor. Displacement current. Kirchhoff's laws for electrical networks. Magnetic interaction. Magnetic field. Electricity and magnetism. Magnetic force on a moving charge. Magnetic force on a current carrying conductor. Mechanical moments of plane circuits. Ampere equivalence principle. Hall effect. Motions of charged particles in a magnetic field. Magnetic field produced by a current. Calculation of magnetic fields produced by particular circuits. Electrodynamic actions between the current carrying circuits. Ampere's law. Magnetic properties of matter. Permeability and magnetic susceptibility. Curie¡¦s laws. Hysteresis in ferromagnetic materials. The Gauss law for the magnetic field. General equations of magnetostatics in the presence of materials. Faraday's law of electromagnetic induction. Origin of the induced electric field and the induced electromotive force. Application of Faraday's Law. Selfinduction. Mutual induction. Ampère-Maxwell law. Maxwell's equations. Maxwell's equations in differential form. The vector potential and gauge invariance. Maxwell's equations for the potentials. Electrical oscillations. Alternating current circuits. The RCL circuit in series. Resonance. Power in circuits with alternating current. Trasformers. General consideration on waves. Waves equation. Introduction to electromagnetic waves. Plane waves. Deduction of electromagnetic flat waves by Maxwell's equations. Plane electromagnetic wave energy. Poynting vector. Spectrum of electromagnetic waves.
P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci "Elementi di Fisica: Elettromagnetismo-Onde " vol. II, EdiSES (Napoli, 2010) P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci "Fisica: Elettromagnetismo-Onde " vol. II, EdiSES (Napoli, 2010) S. Focardi, I. Massa, A. Uguzzoni, "Fisica Generale: Elettromagnetismo" Casa Editrice Ambrosiana (2007) S. Focardi, I. Massa, A. Uguzzoni, "Fisica Generale: Onde e Ottica" Casa Editrice Ambrosiana (2007) C. Mencuccini, V. Silvestrini: " Fisica 2 - Elettromagnetismo e Ottica" Liguori Editore (1988) A. Tartaglia "300 Esercizi svolti di elettromagnetismo e ottica" Editrice Levrotto&Bella (Torino, 1986)
1)P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci ¡§Elementi di Fisica: Elettromagnetismo-Onde ¡¨ vol. II, EdiSES (Napoli, 2010); 2) P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci ¡§Fisica: Elettromagnetismo-Onde ¡¨ vol. II, EdiSES (Napoli, 2010); 3) S. Focardi, I. Massa, A. Uguzzoni, ¡§Fisica Generale: Elettromagnetismo¡¨ Casa Editrice Ambrosiana (2007); 4) S. Focardi, I. Massa, A. Uguzzoni, ¡§Fisica Generale: Onde e Ottica¡¨ Casa Editrice Ambrosiana (2007); 5) C. Mencuccini, V. Silvestrini: ¡§ Fisica 2 - Elettromagnetismo e Ottica¡¨ Liguori Editore (1988); 6) Halliday, Resnick, Jearl Walker, Principles of Physics, Vol II. 7) A. Tartaglia "300 Esercizi svolti di elettromagnetismo e ottica" Editrice Levrotto&Bella (Torino, 1986).
Modalità di esame: test informatizzato in laboratorio; prova orale obbligatoria;
L’ esame consiste in: 1) un test obbligatorio al calcolatore (LAIB) 2) una prova orale di teoria. Il test LAIB ha la durata di un’ora; consiste di trenta domande (a risposte multiple), implicanti definizioni, deduzioni, teoremi, risoluzioni di esercizi. Gli studenti devono prenotarsi prima dei due giorni lavorativi che precedono la data della prova; per accedervi devono portare libretto e documento di riconoscimento. Durante la prova non è possibile consultare ne libri ne appunti. Le risposte a ciascuna domanda sono tipicamente 5: una giusta, tre sbagliate, ed una dichiara: "non so". La risposta giusta vale (+1), una risposta sbagliata vale (-1/3), "non so" vale (0). Il voto del test sarà, in trentesimi, pari al numero di risposte giuste - (1/3)* numero di risposte sbagliate+3. Se l’ esito sarà positivo (voto  18/30) si possono presentare i seguenti casi: 18/30 voto 23/30: lo studente può accedere all’orale breve il cui voto massimo è 24; voto24/30: lo studente può o accedere all’orale breve e allora qualunque sia il voto del test (24/30) egli avrà sempre come risultato finale un voto il cui massimo è di 24/30 oppure può venire all’esame orale il cui esito va dalla bocciatura a 30/30. La prova orale deve essere sostenuta nel medesimo appello in cui si è sostenuto il test altrimenti il fatto di aver superato il test decade irrevocabilmente.
Exam: computer lab-based test; compulsory oral exam;
The examination consists of : 1 ) a mandatory test at the computer ( LAIB ) 2 ) an oral test of the theory. The test LAIB has a duration of one hour; consists of thirty questions ( multiple choice ) , involving definitions, deductions, theorems , resolutions of exercises. The students must book before two working days prior to the date of the test; to access them should bring the book and identity card . During the test, you cannot see books and notes. The answers to each question are typically 5 : a right , three wrong , and one said: " I do not know ." The correct answer is worth ( +1), that is the wrong answer (-1 / 3) , "do not know " (0). The vote of the test will be , thirty, equal to the number of right answers - ( 1/3) * number of wrong answers +3 . If the outcome will be positive (score „d18/30) , you can have the following cases: 18/30 „Tscore „T23/30: the student can access the oral short whose maximum score is 24; score „d24/30 : the student can access at the short oral and then whatever the test score always he will have as final result a score „T24/30 or the student can choose the long oral and so the final result ranges between rejection and 30/ 30 L. The oral examination must be performed in the same date of the LAIB test.


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