Politecnico di Torino
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Anno Accademico 2009/10
08AXMHK, 08AXMHG, 08AXMHJ, 08AXMHM, 08AXMJB
Fisica generale II
Corso di Laurea in Ingegneria Informatica - Torino
Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica - Torino
Corso di Laurea in Ingegneria Delle Telecomunicazioni - Torino
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Docente Qualifica Settore Lez Es Lab Tut Anni incarico
Buzano Carla ORARIO RICEVIMENTO     4 1 1 0 9
Strigazzi Alfredo ORARIO RICEVIMENTO     4 1 1 0 10
Zecchina Riccardo ORARIO RICEVIMENTO     4 1 1 0 2
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
FIS/01 6 A - Di base Fisica e chimica
Obiettivi dell'insegnamento

- Il corso fornisce allo studente una cultura di base sui fondamenti di Elettromagnetismo e Fenomeni ondulatori, nonche' la capacita' di distinguere tra modelli e fenomeni e di applicare modelli fisici e concetti matematici a problemi concreti nel campo ingegneristico
Prerequisiti
E' necessario che lo studente conosca e sappia applicare:
- il calcolo vettoriale;
- il calcolo differenziale e integrale (compresi integrali di linea, di superficie e di volume);
- i temi e i metodi trattati nel modulo di Fisica Generale 1.
Programma
ELETTROMAGNETISMO
Elettrostatica: Carica elettrica ' Conservazione della carica - Legge di Coulomb - Campo e potenziale elettrostatico. Confronto col campo gravitazionale - Distribuzioni di cariche ' Dipolo elettrico ' Legge di Gauss - Capacità e condensatori - Dielettrici isotropi - Energia e densità di energia del campo elettrico.
Corrente continua: intensità e densità di corrente - Legge di Ohm - Resistenza elettrica ' Conduttori, isolanti e semiconduttori - Effetto Joule.
Magnetostatica: Il campo magnetico - Forza di Lorentz - Campo magnetico creato da una corrente continua - Legge di Biot-Savart - Leggi di Laplace - Legge della circuitazione di Ampère - Effetto Hall - Campo magnetico nella materia.
Campi elettrici e magnetici variabili nel tempo: Forze elettromotrici e correnti indotte ' Autoinduzione - Circuito RL - Energia e densità di energia del campo magnetico - Circuito oscillante LC ' Corrente di spostamento - Equazioni di Maxwell.

FENOMENI ONDULATORI
Generalità su lla propagazione per onde - Onde elettromagnetiche piane ' Energia e impulso associati a un'onda ' Vettore di Poynting. - Ottica geometrica: riflessione e rifrazione
Ottica fisica: luce e onde elettromagnetiche - Polarizzazione - Dispersione - Interferenza ' Diffrazione di Fraunhofer.
Programma (Prof. A. Strigazzi)
Programma dettagliato (6 cr)

I capitoli rimandano al testo di riferimento:
ELETTROMAGNETISMO (40 h di lezione)

Interazioni di tipo elettrico
Cap. 1: Forza elettrostatica. Campo elettrostatico.
Carica elettrica positiva e negativa. Carica puntiforme. Isolanti e conduttori. Legge di Coulomb. Confronto con la legge di gravitazione universale. Vettore intensita' di campo. Campo elettrostatico e gravitazionale. Campo di una distribuzione discreta e continua di cariche. Linee di forza (o di campo, o di flusso). Moto di una carica in un campo elettrostatico. Quantizzazione della carica: esperienza di Millikan. Conservazione della carica.
Cap. 2: Lavoro elettrico. Potenziale elettrostatico.
Lavoro di una forza elettrostatica. Il potenziale elettrostatico e gravitazionale. Relazione tra potenziale e campo. Superfici equipotenziali. Flusso. Teor. di Stokes (solo enunciato). Irrotazionalità del campo elettrostatico e gravitazionale. Energia potenziale elettrostatica e gravitazionale. Curve di energia potenziale e punti di equilibrio. Potenziali di cariche puntiformi. Energia immagazzinata dal campo elettrostatico creato da cariche puntiformi. Potenziale e campo di dipolo. Potenziale di distribuzioni di cariche. Dipolo elettrico: forza e momento di un campo elettrico su un dipolo. Energia potenziale di un dipolo in un campo elettrico applicato.
Cap. 3: La legge di Gauss.
Flusso del campo elettrostatico. Legge di Gauss. Confronto tra campo elettrostatico e campo gravitazionale. Applicazioni e conseguenze della legge di Gauss. Divergenza del campo elettrostatico. Teorema di Gauss (o della divergenza - solo enunciato). Legge di Gauss in forma locale. Legge di Poisson e di Laplace.
Cap. 4: Conduttori. Dielettrici. Energia elettrostatica.
Conduttori in equilibrio. Campo alla superficie di un conduttore metallico in equilibrio (teor. di Coulomb). Schermo elettrostatico. Condensatori. Capacita' di condensatori nel vuoto. Energia (e densita' di energia) immagazzinata dal campo elettrostatico. Dielettrici. Permittivita' e suscettivita' elettrica. Polarizzazione dei dielettrici. Vettore polarizzazione P. Capacita' di condensatori con dielettrici isotropi. Condensatori e legge di Gauss. Condensatori in serie e in parallelo.
Cap. 5: Corrente elettrica.
Conduzione. Intensita' e densita' di corrente. Corrente continua. Resistenza. Legge di Ohm (Modello classico). Resistivita' e conducibilita'. Legge di Ohm in forma locale. Potenza elettrica. Effetto Joule. Resistori in serie e in parallelo. Forza elettromotrice. Circuiti RC: carica e scarica di un condensatore (cenni). Costante di tempo. Cenni su reti elettriche: leggi di Kirchhoff.

Interazioni di tipo magnetico
Cap. 6: Campo magnetico. Forza magnetica.
Interazione magnetica. Campo magnetico B nel vuoto. Forza magnetica agente su una carica in moto: forza di Lorentz. Forza magnetica agente su un conduttore percorso da corrente (legge di Laplace). Spira percorsa da corrente. Dipolo magnetico. Momento meccanico ed energia potenziale di un dipolo magnetico in un campo magnetico applicato. Effetto Hall. Galvanometro. Moto di una particella carica in un campo magnetico uniforme e non. Esempi: spettrometro di massa, ciclotrone, esperienza di Thomson.
Cap. 7: Sorgenti del campo magnetico. Proprieta' magnetiche.
Campo magnetico B prodotto da una corrente. Linee di flusso di B. Legge di Ampère-Laplace. Campi magnetici generati da una corrente rettilinea (o di Biot-Savart), e da una corrente circolare (sull'asse della spira). Campo magnetico di una carica in moto. Campo di dipolo magnetico. Dipolo magnetico in un campo magnetico uniforme e non. Forze tra correnti elettriche: due conduttori paralleli. Forza magnetomotrice. Legge di Ampère per il campo magnetico. Flusso magnetico. Legge di Gauss per il campo magnetico. Proprieta' magnetiche della materia. Permeabilita' e suscettivita' magnetica. Meccanismi di magnetizzazione. Il vettore magnetizzazione M. Diamagnetismo, materiali paramagnetici e ferromagnetici (cenni).

Interazioni elettromagnetiche
Cap. 8: Campi elettromagnetici variabili nel tempo
Esperimenti di Faraday e correnti indotte. Legge dell'induzione di Faraday - Henry - Lenz. Forze elettromotrici dovute al moto relativo conduttore-campo magnetico. Correnti parassite. Campi elettrici indotti. Autoinduzione. Energia (e densita' di energia) immagazzinata dal campo magnetico (statico e non-). Conservazione della carica e legge di Ampère-Maxwell. Corrente di spostamento e flusso del campo elettrico indotto. Equazioni di Maxwell in forma integrale e differenziale.

Oscillazioni elettriche in circuiti
Cap. 9: Oscillazioni elettriche. Correnti alternate.
Oscillazioni elettriche (cenni). Correnti alternate (cenni). Circuiti RL: carica e scarica di un induttore. Circuito oscillante LC. Energia (e densita' di energia) del campo elettromagnetico.


FENOMENI ONDULATORI (12 h di lezione)

Oscillazioni elettromagnetiche
Cap. 10: Onde elettromagnetiche.
Equazione d'onda. Onde elastiche (cenni). Onde longitudinali e trasversali. Onde sinusoidali. Onde elettromagnetiche piane. Relazione tra c, εo, μo . Relazione B = E/c. Propagazione di energia associata. Onde a tre dimensioni (cenni). Velocita' di fase. Intensità dell'onda. Vettore di Poynting. Pressione di radiazione. Polarizzazione lineare (onde trasversali). Polarizzazione circolare ed ellittica (cenni). Radiazione di un dipolo oscillante (qualitativo). Irradiazione di particella carica libera accelerata (cenni). Spettro elettromagnetico.
Cap. 11: Riflessione e rifrazione delle onde elettromagnetiche.
La luce. Riflessione e rifrazione di onde piane: leggi di Cartesio e Snell. Principio di Huygens.
Cap. 12: Ottica geometrica.
Definizioni e convenzioni. Principio di Fermat. Derivazione delle leggi di riflessione e rifrazione dal principio di Fermat. Approssimazione parassiale (o di Gauss).


Laboratori e/o esercitazioni
Esercitazioni in aula integrate con le ore di lezione. In laboratorio gli studenti realizzano due esperimenti ed elaborano le misure effettuate
Bibliografia
. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci ' 'Elementi di Fisica ' Elettromagnetismo ' Onde', EdiSES (Napoli, 2002)
- D. Halliday, R. Resnick, J. Walker "Fondamenti di Fisica (Elettrologia Magnetismo Ottica)" , Casa Editrice Ambrosiana (Milano 2001)
Testi e materiale didattico (Prof. A. Strigazzi)
Testo di riferimento per il 2° corso
- P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci ' Elementi di Fisica ' Elettromagnetismo - Onde, EdiSES (Napoli, 2002)


Verifica la disponibilita in biblioteca
Controlli dell'apprendimento / Modalità d'esame
Due prove obbligatorie: la prima, di soglia; la seconda (scritta) di teoria e applicazioni. Orale facoltativo per chi ha superato entrambe le prove.
Modalità di verifica dell'apprendimento (Prof. A. Strigazzi)
Modalità d'esame per gli appelli di FG2

FISICA GENERALE 2 (Elettromagnetismo e Fenomeni ondulatori)
08AXM, 2° corso III Fac - INF, 6 crediti
07AXM, 2° corso III Fac ' INF, 5 crediti

L' esame si articola in tre parti:
1) La prima parte è una prova di soglia e consiste in un test scritto;
2) La seconda parte richiede la soluzione di un problema (scritto)
3) La terza parte riguarda accertamenti sulla teoria (scritto)

Durante le prove non e' possibile consultare il libro di testo adottato, ne' altri libri, ne' appunti.

Il test ha la durata di mezzora; consiste in 2 domande su brevi esercizi numerici a più risposte (di cui una sola giusta): ciascuna domanda-esercizio vale 2 punti (una risposta sbagliata vale zero), più 6 domande concettuali a più risposte, di cui una sola giusta, implicanti definizioni e deduzioni; ciascuna domanda concettuale vale 1 punto (una risposta sbagliata vale zero). Durante tale test gli studenti non possono portare con sè alcun materiale didattico, eccetto matita e penna (niente calcolatore tascabile). Massimo punteggio 10.

Alla parte successiva dell'esame si può accedere solo avendo ottenuto alla I prova un voto almeno pari a 4 (con un voto pari a 3 la soglia non è superata).

La seconda parte d'esame è dedicata alla risoluzione scritta di un problema il cui voto sarà espresso in decimi (massimo punteggio 10). Alla soluzione del problema è riservata mezzora di tempo.
La terza parte dell'esame, da affrontarsi subito dopo il problema, prevede mezzora di tempo, predisposto per rispondere a domande di teoria. L'accertamento scritto sulla teoria vale 10 punti.

Per determinare il voto complessivo vengono inoltre valutate le esperienze di laboratorio effettuate durante il corso, per un massimo di 3 punti che vengono sommati agli altri punteggi acquisiti. L'orale breve è una verifica del lavoro eseguito, che serve a perfezionare il risultato. Chi nella votazione complessiva raggiunge più di 30 potrà avere la lode.

L'eventuale orale completo è possibile solo per chi ha almeno 18 come punteggio delle prove scritte, ed è facoltativo.

Se uno studente rifiuta un voto finale maggiore o eguale a 18/30 viene considerato respinto con 17/30. L'interessato deve comunicare la sua scelta entro la data fissata per l'orale breve, ossia per la registrazione.
Se l'esito dell'esame e' negativo: con voto minore di 18/30 e maggiore o eguale a 15/30, lo studente ha un risultato incompleto; con voto inferiore a 15/30, viene respinto.
L'esito dell'esame viene comunque registrato.
Gli studenti per accedere all'esame devono portare con sé tesserino, e statino.
Alla registrazione lo studente deve portare con sè il libretto.

FISICA GENERALE 2 (Elettromagnetismo e Fenomeni ondulatori)
03AXM - 2° corso III Fac ' INF, 4 crediti

Modalità identica al caso precedente, escluso il lab di Fisica



Orario delle lezioni
Statistiche superamento esami

Programma definitivo per l'A.A.2009/10
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