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.

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.

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

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.

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)

Modalità di esame: Test informatizzato in laboratorio; Prova orale obbligatoria;

Exam: Computer lab-based test; Compulsory oral exam;

... 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.

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.