Calcolo vettoriale (4 ore)
Campi scalari e vettoriali. L’operatore nabla. Gradiente, divergenza, rotore. Flusso e circolazione di un campo vettoriale. Teorema del gradiente, teorema di Gauss, teorema di Stokes. Equazione di continuità.

Campi elettrici stazionari (21 ore)
Richiami su: legge di Coulomb, campo elettrico, potenziale elettrico, moto di una carica in un campo elettrico uniforme. Distribuzioni discrete e continue di carica. Il dipolo elettrico, forza e coppia su un dipolo elettrico in un campo elettrico uniforme. Legge di Gauss per il campo elettrico, applicazioni. La polarizzazione della materia, il vettore spostamento elettrico. Capacità elettrica, condensatori. Energia del campo elettrico. Conduttività elettrica, legge di Ohm, resistori, effetto Joule. La forza elettromotrice.

Campi magnetici stazionari (12 ore)
Forza magnetica su una carica in moto, forza di Lorentz. Moto di una carica in un campo magnetico uniforme. Il ciclotrone, lo spettrometro di massa, l’effetto Hall classico. Forza magnetica su una corrente elettrica, coppia magnetica su una spira rettangolare e di forma qualsiasi, momento di dipolo magnetico. Il momento di dipolo magnetico orbitale e di spin. 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, risultati per il solenoide di lunghezza finita. Legge di Ampère. Legge di Gauss per il campo magnetico. La magnetizzazione della materia: fenomenologia, suscettività magnetica, materiali dia, para e ferromagnetici, prima e seconda legge
di Curie, l’isteresi magnetica. Le equazioni di Maxwell in forma differenziale e integrale per campi stazionari.

Campi elettromagnetici dipendenti dal tempo (12 ore)
L’induzione elettromagnetica, legge di Faraday-Henry, moto relativo di un conduttore e di un campo magnetico. Autoinduzione. Transitori: i circuiti del primo ordine RL e RC. Circuiti accoppiati, mutua induzione. L’energia del campo magnetico. Il principio di conservazione della carica, la legge di Ampère-Maxwell. Le equazioni di Maxwell in forma differenziale e integrale per campi elettromagnetici dipendenti dal tempo, nel vuoto e in presenza della materia.

Onde elettromagnetiche (6 ore)
Propagazione delle onde, cenni sulle onde elastiche. Onde elettromagnetiche piane, loro deduzione dalle equazioni di Maxwell. Energia e quantità di moto delle onde elettromagnetiche piane, vettore di Poynting. Pressione di radiazione, polarizzazione delle onde elettromagnetiche, radiazione elettromagnetica di un dipolo elettrico oscillante. Spettro delle onde elettromagnetiche.

Fenomeni di propagazione delle onde (5 ore)
Riflessione e rifrazione delle onde: principio di Huygens-Fresnel, le leggi della riflessione e della rifrazione, indice di rifrazione assoluto e relativo, la riflessione totale. Interferenza: somma di onde, sorgenti coerenti e incoerenti, l’esperimento di Young, il caso di più sorgenti coerenti allineate. Fenomeni di diffrazione di Fraunhofer per fenditure rettangolari. Reticoli di diffrazione.

Elettrostatica
Legge di Coulomb: definizione di campo elettrico, potenziale, gradiente del potenziale e rotore del campo elettrico. Dipolo elettrico e campo del dipolo.
Legge di Gauss: Applicazioni della legge di Gauss.Teorema della divergenza.
Campo elettrico statico nella materia: I conduttori. Potenziale di un conduttore carico isolato. Induzione elettrostatica; pressione elettrostatica
Condensatori e capacità. Condensatore piano. Condensatori in serie e in parallelo.
Energia immagazzinata in un condensatore. Densità di energia del campo elettrico.
Dielettrici: Polarizzazione del materiale. Campo elettrico all’interno di un dielettrico. Condensatore con dielettrico.
Corrente e resistenza
Conduzione. Intensità e densità di corrente. Legge di conservazione della carica elettrica. Corrente continua. Resistenza. Legge di Ohm. Resistività e conducibilità. Legge di Ohm in forma locale. Potenza elettrica. Effetto Joule. Resistori in serie e in parallelo. Forza elettromotrice. Leggi di Kirchhoff. Circuiti RC.
Magnetostatica
Campo magnetico: Campo magnetico B. Forza agente su una carica in moto all’interno di un campo magnetico: forza di Lorentz. Moto di una particella carica in un campo magnetico uniforme e applicazioni. Effetto Hall. Forza agente su un conduttore percorso da corrente immerso in un campo magnetico.
Sorgenti del campo magnetico: Campo magnetico B prodotto da una corrente: legge di Laplace. Campo magnetico generato da una corrente rettilinea (Biot-Savart), e da una corrente circolare (sull’asse della spira). 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. (Campo magnetico di una carica in moto). Forza tra conduttori paralleli percorsi da corrente. Legge di Ampère. Campo magnetico in un solenoide. Flusso del campo magnetico. Legge di Gauss per il campo magnetico.
Campi magnetici nella materia: Correnti atomiche e magnetizzazione. Diamagnetismo, paramagnetismo, ferromagnetismo. Il campo magnetizzante H.
Campi elettrici e magnetici variabili nel tempo; equazioni di Maxwell in forma integrale e differenziale. Potenziale vettore.
Induzione e induttanza: Esperimenti di Faraday e correnti indotte. Legge dell'induzione di Faraday - Henry - Lenz. Forze elettromotrici dovute al moto relativo conduttore-campo magnetico. Campi elettrici indotti. Autoinduzione. Energia immagazzinata nel campo magnetico di una corrente. Densità di energia del campo magnetico.
Oscillazioni elettromagnetiche: Oscillazioni LC. Oscillazioni smorzate in un circuito RCL.
Corrente di spostamento: La corrente di spostamento e modifica della legge di Ampère (legge di Ampère-Maxwell).
Le equazioni di Maxwell: in forma integrale e in forma locale.
Onde elettromagnetiche
L’equazione d’onda per E e B. Le onde elettromagnetiche. L’intensità delle onde elettromagnetiche. Vettore di Poynting. Propagazione e attenuazione delle onde EM dentro i conduttori.
Ottica geometrica e fisica
Leggi della rifrazione e riflessione. Riflessione totale.
Ottica geometrica: diottri e specchi, superfici rifrangenti e riflettenti sferiche, lenti sottili.
Interferenza
Coerenza. Sovrapposizione di due onde coerenti. Dispositivo di Young. N sorgenti allineate coerenti.
Diffrazione
Diffrazione di Fraunhofer da singola fenditura. Reticolo di diffrazione.

Lezioni: testo di riferimento
P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, "Elementi di Fisica: Elettromagnetismo - Onde", vol. II, EdiSES , Napoli, 2010.

Lezioni: altri testi
M. Alonso, E. J. Finn, Physics, Addison-Wesley, 1992.
P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, Fisica, Elettromagnetismo - Onde, vol. II, EdiSES, Napoli, 2010.
C. Mencuccini, V. Silvestrini, Fisica 2 - Elettromagnetismo e Ottica, Liguori Editore, 1988.

Esercitazioni
Saranno disponibili online i testi e le soluzioni degli esercizi proposti in aula.
Si possono inoltre consultare:
A. C. Sparavigna, Esercizi di elettromagnetismo, Soc. Ed. Esculapio, Bologna, 2012.
A. Tartaglia, 300 Esercizi svolti di elettromagnetismo e ottica, Editrice Levrotto&Bella, Torino, 1998.
P. Pavan, P. Sartori, Problemi di Fisica II risolti e commentati, Casa Editrice Ambrosiana, 3a edizione, 2006.

Il libro di testo è

P. Mazzoldi M. Nigro C. Voci
FISICA Volume II
EdiSES

Il libro di esercizi è

A. Tartaglia
300 Esercizi svolti di Elettromagnetismo
Editrice Levrotto e Bella

L’esame si articola in:
1) un test obbligatorio al calcolatore (presso il LAIB);
2) una prova orale di teoria.

1) Il test al LAIB ha la durata di un’ora e consiste di trenta domande a risposta multipla, relative ad argomenti teorici e risoluzioni di esercizi. La prenotazione è obbligatoria: va effettuata attraverso il Portale della Didattica, secondo le modalità e le scadenze stabilite dalla Segreteria Didattica.
Per accedere al test bisogna presentarsi con il tesserino del Politecnico e un documento d’identità valido. Durante la prova non è possibile consultare alcun tipo di materiale.
Le risposte a ciascuna domanda sono tipicamente cinque: una giusta, tre sbagliate e una che dichiara "non so": la risposta giusta vale +1, ogni risposta sbagliata vale -1/3, "non so" vale 0. Il voto del test è dato in trentesimi ed è calcolato nel modo seguente: numero di risposte giuste − (1/3) numero di risposte sbagliate + 3.

2) Se l’esito del test al LAIB è positivo (voto ≥ 18/30) si possono presentare i seguenti casi:
18/30 ≤ voto < 23/30: lo studente accede a un orale breve di conferma, il cui esito va dalla bocciatura al voto ottenuto nel test;
voto ≥ 23/30: lo studente può accedere all’orale breve di conferma con voto finale massimo di 23/30 oppure può sostenere l’esame orale completo, il cui esito finale va dalla bocciatura a 30/30.

N.B. La prova orale deve essere sostenuta nello stesso appello in cui è stato superato il test al LAIB, pena la decadenza della validità del test stesso.

L’esame è costituito da un test informatizzato a risposta multipla e una prova orale.

Test:
Il test dura 1 ora per 20 domande con 5 risposte possibili ciascuna.
Il sistema pone le domande in modo rigorosamente sequenziale, ovvero:
– non permette di modificare le risposte già date;
– non permette di vedere le domande seguenti prima di avere risposto alla domanda corrente.
Vengono assegnati i seguenti punteggi:
– risposta corretta = punti 3;
– risposta errata = punti -1;
– risposta "non so" (se presente) = punti 0.
Il test è superato se il punteggio totale conseguito è maggiore o uguale a 32.
Il test superato è valido per la sessione d’esame corrente e per quella successiva, ma perde validità se si effettua una prova orale insufficiente.
E' ammesso esclusivamente l’uso della calcolatrice tascabile; non sono ammessi libri, formulari, telefoni o altre potenziali fonti di informazione.

Prova orale:
La prova orale verte principalmente sugli argomenti svolti a lezione, ma è possibile che vengano richieste anche semplici applicazioni, analoghe a quelle trattate nelle esercitazioni.
Il voto finale non è una media rigorosa tra i voti del test e della prova orale. La prova orale può avere un peso maggiore, in particolare nel caso essa suggerisca che il risultato del test sia stato in qualche modo falsato, sia in negativo (es.: errori di distrazione) che in positivo (es.: risposte copiate).