Questo insegnamento, collocato nel I semestre del secondo anno, intende fornire le basi fisiche teoriche da utilizzare nei corsi dei semestri successivi. E' quindi un corso centrale per la futura formazione dell'ingegnere biomedico.
Il corso tratta le leggi fondamentali dell’elettromagnetismo classico, includendo la propagazione della luce come onda elettromagnetica. L’obiettivo è 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.

- Conoscenza dell’elettrostatica nel vuoto e nei dielettrici
- Conoscenza dei fenomeni di conduzione elettrica nei materiali conduttori
- Conoscenza della magnetostatica.
- Conoscenza dei principi base dei campi elettrici e magnetici dipendenti dal tempo e loro interconnessioni
- Conoscenza delle equazioni di Maxwell.
- Capacità di applicare le equazioni di Maxwell per risolvere problemi di elettromagnetismo elementari.
- Conoscenza dell'ottica ondulatoria come conseguenza delle equazioni di Maxwell.
- Conoscenza delle leggi dell'ottica ondulatoria e delle proprietà delle onde elettromagnetiche.
- Capacità di applicare le leggi dell'ottica ondulatoria e geometrica in problemi base e in strumenti ottici semplici.
- Conoscenza dei fenomeni interferometrici e diffrattivi.

- Fisica di base (meccanica, termodinamica)
- Matematica di base e geometria.

ELETTROSTATICA
Forza elettrica, campo e potenziale elettrico; dipolo elettrico
Forze su dipolo elettrico; legge di Gauss.
Campo elettrico statico nella materia; conduttori e dielettrici, superfici equipotenziali
Condensatori e capacità.
Densità di energia del campo elettrico.
Dielettrici: Polarizzazione del materiale; campo D, equazioni di continuità dei campi

CORRENTE E RESISTENZA
Conduzione. Intensità e densità di corrente. Conservazione della carica. Corrente continua. Resistenza. Legge di Ohm. Resistività e conducibilità.
Potenza elettrica. Effetto Joule. Fora elettromotrice. Campo motore. Carica/scarica di condensatore.

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: 1 legge di Laplace. Applicazioni della legge di Laplace. Campo magnetico di una spira circolare percorsa da corrente. Dipolo magnetico. Solenoide.
Momento meccanico ed energia potenziale di un dipolo magnetico in un campo magnetico applicato.
Forza tra conduttori paralleli percorsi da corrente. 2 Legge di Laplace. Caso della spira. Motore elettrico. Legge di Ampère e sue applicazioni. Flusso di campo magnetico tra circuiti.
Campi magnetici nella materia: Diamagnetismo, paramagnetismo, ferromagnetismo. Correnti di magnetizzazione.

CAMPI ELETTRICI E MAGNETICI VARIABILI NEL TEMPO
Legge dell'induzione di Faraday - Henry – Lenz e sue applicazioni. Terza equazione di Maxwell.
Induttanza e autoinduzione. Spira rotante.
Energia immagazzinata nel campo magnetico di una corrente. Densità di energia del campo magnetico.
Extracorrente di apertura/chiusura circuito.
Legge di Ampère-Maxwell: quarta equazione di Maxwell.

ONDE ELETTROMAGNETICHE
L’equazione d’onda per i campi elettrico e magnetico: derivazione da eq. Maxwell.
Caratteristiche generali delle onde. Le onde elettromagnetiche.
Parametri delle onde; onde piane e sferiche.

PROPAGAZIONE DELLE ONDE
Propagazione nel vuoto; vettore di Poynting; Intensità.
Propagazione di onde in dielettrici; polarizzabilità. Dispersione. Effetto pelle.
Dipolo oscillante.

OTTICA GEOMETRICA
Legge di Snell per la rifrazione e la riflessione.
Equazioni di Fresnel; angolo limite (Critico), angolo di Brewster.

OTTICA FISICA
Interferenza tra onde elettromagnetiche; descrizione con fasori
Interferometro di Young. Interferenza tra N sorgenti equispaziate.

DIFFRAZIONE
Natura del fenomeno. Diffrazione di Fraunhofer da singola fenditura. Reticolo di diffrazione.

POLARIZZAZIONE DELLA LUCE
Natura dei fenomeni connessi. Stati di polarizzazione notevoli.

Il corso si articola in 45 ore di teoria e 15 ore di esercitazioni.
Le esercitazioni in aula riguardano la risoluzione di semplici problemi, con applicazioni di quanto trattato nelle lezioni immediatamente precedenti. Può essere richiesto in taluni casi l'uso di calcolatrici scientifiche (personali, di ciascuno studente).

- Materiale didattico fornito dal docente
- "Fisica volume 2", P. MAZZOLDI, M. NIGRO e C. VOCI -II Edizione, ED. EDISES
- "Elementi di Fisica per l'Università Volume 2", M. ALONSO, E. FINN, Ed. Addison-Wesley 1969.

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.