| Politecnico di Torino | |||||||||||||||||||||||||
| Anno Accademico 2016/17 | |||||||||||||||||||||||||
| 20AXPPI, 20AXPPL Fisica II |
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Corso di Laurea in Ingegneria Gestionale - Torino |
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Presentazione
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.
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Prerequisiti / Conoscenze pregresse
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 |
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Programma
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. Onde elettromagnetiche in un conduttore. Onde elettromagnetiche in un dielettrico. Teorema di Fermat. Le leggi della riflessione e della rifrazione. Principio di Huygens-Fresnel. Interferenza. Somma di onde. Sorgenti coerenti e incoerenti. Dispositivo di Young. N sorgenti allineate coerenti. Diffrazione. Fenomeni di diffrazione di Fraunhofer. Diffrazione di una fenditura rettilinea. Reticolo di diffrazione. |
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Testi richiesti o raccomandati: letture, dispense, altro materiale didattico
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) |
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Testi richiesti o raccomandati: letture, dispense, altro materiale didattico (Prof. G. Ummarino)
Teoria:
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) Esercizi: G.A. Ummarino, S. Galasso "ESERCIZI SVOLTI DI FISICA II: Elettromagnetismo e ottica", Casa editrice CLUT (Torino, 2016) seconda edizione |
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Criteri, regole e procedure per l'esame
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; voto24/30: 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. |
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Criteri, regole e procedure per l'esame (Prof. G. Ummarino)
Istruzioni per l’esame di Fisica II.
L’orario e il luogo corretto dell’esame saranno comunicati dal professore 3 giorni prima della data dell’esame tramite comunicazione sul portale. Per sostenere l’esame è necessario prenotarsi sul portale. Le prenotazioni sono chiuse una settimana prima della data dell’esame. Senza prenotazione non è possibile sostenere l’esame. Il fatto che l’esame di Fisica II sia l’ultimo esame per qualche studente non comporta in alcun modo trattamenti di favore o violazioni delle modalità di esame. Descrizione dell'esame Gli studenti devono portare libretto e documento di riconoscimento e non possono avere niente con se salvo la calcolatrice e fogli bianchi sciolti. I cellulari devono essere spenti. Durante le prove non è possibile consultare ne libri ne appunti. Gli studenti non possono comunicare tra loro. Non si possono copiare le domande del TEST su altri fogli ne portare fuori dall’aula i fogli di brutta. Nessuno studente può abbandonare l’aula prima di essere stato identificato. Durante l’esame non si può uscire dall’aula. Per accedere al test bisogna utilizzare le proprie credenziali di accesso (username, password) al Portale della Didattica. E’ esclusiva responsabilità dello studente conoscere la propria password per accedere al test. Lo studente che non sì è prenotato non può accedere al test. La mancata osservanza di questi precetti comporta l’espulsione dall’aula e il conseguente annullamento dell’esame. L’esame è composto da un TEST al LAIB della durata di un’ora con trenta domande (a risposte multiple), implicanti definizioni, deduzioni, teoremi, risoluzioni di esercizi e di una (eventuale, se si supera il test) prova scritta di teoria di 15 minuti che consiste nel rispondere a una delle due domande di teoria proposte. Il test si supera con un voto maggiore o uguale a 17.5/30. Voto finale test=numero domande esatte – (numero domande errate)/3 + 3. Il voto del test satura a 24. Al voto che appare sulla schermo si deve sommare 3 quindi la soglia è 14.5/30 se ci riferiamo al voto che appare sullo schermo. Se lo studente ha superato il test può accedere alla prova scritta. Eventuali compiti senza dati di riconoscimento saranno annullati. Consegnare lo scritto in bianco equivale a prendere -3. Gli studenti (con un voto maggiore o uguale a 24) che vogliono fare l’esame lungo devono comunicarlo in anticipo via email al professore. Prima di iniziare gli orali gli studenti potranno eventualmente vedere il compito scritto. L’orale lungo è facoltativo. “Il voto del test satura a 24” significa che un qualunque voto maggiore di 24 diventa 24 (es 28 diventa 24). Si può accedere alla prova scritta di teoria solo se si è superato il test (voto>=18, 17.5=18), se poi si raggiunge una votazione >=24 (test+prova scritta) si può accedere all’orale lungo che è facoltativo. La votazione della prova scritta varia da -3 a 3. Questo voto si aggiunge al voto del test. Esempi: voto test 21, (rimane 21), voto teoria 2, voto finale 23 voto test 28 (diventa 24), voto teoria 3, voto finale 27 voto test 18 (rimane 18), voto teoria -1 respinto La prova scritta di teoria deve essere sostenuta nel medesimo appello in cui si è sostenuto il test altrimenti il fatto di aver superato il test decade irrevocabilmente. Non è possibile visionare le domande del TEST degli esami ma il professore, ovviamente, è disponibile per qualsiasi chiarimento su qualunque argomento del corso. |
| Orario delle lezioni |
| Statistiche superamento esami |
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