Il corso si propone di - fornire allo studente le conoscenze di base per la comprensione e l'interpretazione dei fenomeni elettromagnetici, della propagazione delle onde elettromagnetiche e dell’ottica; - illustrare le possibili applicazioni dei concetti acquisiti a problemi fisici e tecnologici reali.

Acquisizione della conoscenza dei principi base dell'elettromagnetismo, delle onde elettromagnetiche e dell'ottica ondulatoria. Capacità di comprensione delle principali applicazioni ingegneristiche e tecnologiche connesse con i fenomeni elettromagnetici. Capacità di applicare i principi fisici trattati in problemi di elettromagnetismo e propagazione delle onde elettromagnetiche.

La comprensione degli argomenti del corso presuppone familiarità con gli strumenti matematici trattati nei corsi di Analisi matematica I e II e di Geometria, soprattutto con il calcolo integrale e differenziale delle funzioni di una o più variabili e l’algebra e il calcolo vettoriale. Strumenti e concetti appresi nel corso di Fisica I sono un prerequisito importante. In particolare, l’Elettrostatica nel vuoto, parzialmente sviluppata nel suddetto corso, è indispensabile per la comprensione degli argomenti trattati nella Fisica II. Di tale parte vengono pertanto presentati solo brevi richiami all’inizio del corso.

Elettrostatica e corrente elettrica (18 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. Condensatori e capacità. Densità di energia del campo elettrico. Dielettrici, polarizzazione della materia. Conduzione, intensità e densità di corrente. Corrente continua. Resistenza e resistori, legge di Ohm, resistività e conducibilità. Modello di Drude per la conduzione elettrica. Potenza elettrica. Effetto Joule. Forza elettromotrice. Circuiti RC. Campi magnetici stazionari (12 ore) Campi magnetostatici e loro proprietà. Forza agente su una carica in moto all’interno di un campo magnetico. Forza agente su un conduttore percorso da corrente immerso in un campo magnetico. Campo magnetico prodotto da una corrente: legge di Laplace ed applicazioni. 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. Forza tra conduttori paralleli percorsi da corrente. Legge di Ampère e sue applicazioni. Campi magnetici nella materia: diamagnetismo, paramagnetismo, ferromagnetismo. Campi elettromagnetici dipendenti dal tempo (12 ore) Legge dell'induzione di Faraday-Henry-Lenz e sue applicazioni. Induttanza e autoinduzione. Circuiti RL. Circuiti accoppiati, mutua induzione. Energia immagazzinata nel campo magnetico di una corrente. Densità di energia del campo magnetico. Principio di conservazione della carica elettrica. Legge di Ampère-Maxwell. Equazioni di Maxwell in forma differenziale ed integrale. Onde elettromagnetiche (8 ore) Propagazione delle onde. Onde elettromagnetiche piane, loro deduzione dalle equazioni di Maxwell. Energia e quantità di moto delle onde elettromagnetiche piane, vettore di Poynting e pressione di radiazione. Polarizzazione delle onde elettromagnetiche. Radiazione elettromagnetica di un dipolo elettrico oscillante. Spettro delle onde elettromagnetiche. Fenomeni di propagazione delle onde (10 ore) Riflessione e rifrazione delle onde, indice di rifrazione, riflessione totale. Interferenza: somma di onde, sorgenti coerenti e incoerenti, l’esperimento a doppia fenditura di Young. Fenomeni di diffrazione di Fraunhofer.

Il corso si articola in 45 ore di teoria e 15 ore di esercitazioni. Le esercitazioni in aula riguardano la risoluzione di problemi, con applicazioni di quanto trattato nelle lezioni immediatamente precedenti. In caso di erogazione di didattica in modalità mista, e se permesso dalle disposizioni del Politecnico in vigore, le lezioni potranno essere erogate in modalità remota e le esercitazioni potranno essere erogate in aula, assicurando comunque a tutti gli studenti la fruizione dell'esercitazione tramite collegamento remoto.

Il contenuto e la struttura del corso segue il seguente testo (acquistabile anche online): - Mazzoldi, Nigro, Voci, Elementi di Fisica, vol. 2, Elettromagnetismo e Onde, Edizione II, Edises con alcuni eventuali approfondimenti proposti dal docente. Ulteriori testi che possono essere utilizzati sono: - Mazzoldi, Nigro, Voci, Fisica, vol. 2, Elettromagnetismo e Onde, Edises - Serway, Jewett, Fisica per Scienze ed Ingegneria, vol. 2, Edizione IV, Edises Le note del docente saranno rese disponibili sulla pagina web del corso, mano a mano che il corso avanza. Si consiglia tuttavia di non usare esclusivamente tali note, necessariamente scarne ed essenziali, per lo studio della materia. Si consiglia vivamente, invece, l'uso del testo indicato.

Modalità di esame: Prova orale obbligatoria; Prova scritta tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo;

Lo scopo dell'esame è verificare la conoscenza degli argomenti trattati nel programma e la capacità di applicare i concetti teorici alla soluzione di problemi di elettromagnetismo e ottica ondulatoria. In particolare, l'esame è volto a verificare: - la conoscenza dei concetti presentati durante il corso - la comprensione dei passaggi logici e matematici utilizzati per derivare le equazioni più rilevanti - la capacità di derivare equazioni riferite a casi particolari, a partire da quelle generali - la capacità di connettere concetti diversi introdotti nel corso - la capacità di elaborare, a partire dai singoli esempi, strategie di ragionamento generali da impiegare per la soluzione di problemi diversi - la capacità di risolvere problemi di riepilogo, che coinvolgono concetti diversi incontrati in capitoli diversi del testo o in momenti diversi del corso In caso di erogazione della didattica in remoto, l'esame consisterà in: - un test costituito da quiz a risposta chiusa tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo Exam integrata con strumenti di proctoring (Respondus). In questa fase NON sarà permesso l'uso di alcun tipo di materiale (appunti, libri, ecc) ma sarà consentito l'uso di una calcolatrice non programmabile. La prova consta di 15 quiz a risposta multipla (4 alternative) di cui una sola è corretta. La durata della prova è pari a 40 minuti, il voto massimo è 30 e il voto minimo per il superamento della prova è 14.66 punti. - un orale obbligatorio, solo per coloro che superano lo scritto, in cui sarà richiesta innanzitutto la soluzione di un problema. Se lo svolgimento del problema risulterà soddisfacente, lo studente potrà scegliere se continuare l'orale con domande di teoria (includenti derivazioni e dimostrazioni dettagliate) oppure fermarsi. Se si fermerà, il voto finale terrà conto del punteggio dello scritto e della soluzione del problema all'orale, ma non potrà superare il 23. Se invece lo studente sceglierà di continuare con le domande di teoria, il voto sarà la media tra il punteggio del'orale e quello dello scritto.

Modalità di esame: Prova orale obbligatoria; Prova scritta tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo;

Lo scopo dell'esame è verificare la conoscenza degli argomenti trattati nel programma e la capacità di applicare i concetti teorici alla soluzione di problemi di elettromagnetismo e ottica ondulatoria. In particolare, l'esame è volto a verificare: - la conoscenza dei concetti presentati durante il corso - la comprensione dei passaggi logici e matematici utilizzati per derivare le equazioni più rilevanti - la capacità di derivare equazioni riferite a casi particolari, a partire da quelle generali - la capacità di connettere concetti diversi introdotti nel corso - la capacità di elaborare, a partire dai singoli esempi, strategie di ragionamento generali da impiegare per la soluzione di problemi diversi - la capacità di risolvere problemi di riepilogo, che coinvolgono concetti diversi incontrati in capitoli diversi del testo o in momenti diversi del corso. In caso di esami in modalità mista, le regole dell'esame saranno mantenute omogenee per esami in remoto e in presenza. In particolare, si prevede: - un test costituito da quiz a risposta chiusa, da svolgersi esclusivamente ONLINE tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo Exam integrata con strumenti di proctoring (Respondus). In questa fase NON sarà permesso l'uso di alcun tipo di materiale (appunti, libri, ecc) ma sarà consentito l'uso di una calcolatrice non programmabile. La prova consta di 15 quiz a risposta multipla (4 alternative) di cui una sola è corretta. La durata della prova è pari a 40 minuti, il voto massimo è 30 e il voto minimo per il superamento della prova è 14.66 punti. - per coloro che superano il test, un orale obbligatorio (online o in presenza) in cui sarà richiesta innanzitutto la soluzione di un problema e successivamente, a scelta dello studente, domande di teoria includenti derivazioni e dimostrazioni. Le stesse regole descritte nel campo precedente varranno anche per gli esami orali in presenza.