ITALIANO

Elettrostatica nel vuoto. Campo elettrico e potenziale - Sistemi di conduttori e campo elettrostatico - Elettrostatica in presenza di dielettrici - Corrente elettrica stazionaria - Fenomeni magnetici stazionari nel vuoto - Magnetismo nella materia - Campi elettrici e magnetici variabili nel tempo - Correnti alternate - Onde elettromagnetiche - Fenomeni classici di interazione fra radiazione e materia - Ottica geometrica - Fotoni e materia - Soluzioni degli esercizi.

C.Mencuccini, V.Silvestrini - Elettromagnetismo e Ottica- Casa Editrice Ambrosiana- Zanichelli.

Conoscenza della Fisica classica. Metodologie matematiche applicate alla Fisica. Esperienze di Laboratorio. Metodologia di soluzione degli esercizi.
In Particolare, gli obiettivi formativi possono essere descritti: - Conoscenza e capacità di comprensione:
Il corso intende fornire una buona conoscenza dell’elettromagnetismo classico nel vuoto e della propagazione elettromagnetica, con particolare riguardo alle equazioni di Maxwell. Si intende inoltre portare lo studente ad un livello adeguato di comprensione dei vari fenomeni elettromagnetici.

- Capacità di applicare conoscenza e comprensione:
Lo studente dovrà affrontare problemi di elettromagnetismo, imparando a risolverli applicando le leggi dell’elettromagnetismo. Nel corso è anche prevista un’attività di laboratorio in cui gli studenti eseguiranno semplici esperimenti di elettrodinamica classica, sviluppando ulteriormente la capacità di applicare le conoscenze acquisite.

- Abilità comunicative:
Il corso si propone l'obiettivo di sviluppare la capacità dello studente di esporre in modo
chiaro e rigoroso concetti e leggi della Fisica classica.

Fisica generale 1.

Lezioni frontali. Prove di laboratorio. Esercitazioni. Prove intercorso. Esercitazioni per gruppi di studenti e compilazione di tesine.

Esame scritto e Orale. Prove intercorso.

Sono previsti seminari su specifici argomenti di particolare attualità. Gli argomenti saranno trattati in modo che sia accattivante e idoneo a una classe di studenti di Matematica.

Elettrostatica nel vuoto. Forza di Coulomb. Definizione di campo elettrostatico. Linee di forza e proprietà. Principio di sovrapposizione. Campo elettrostatico prodotto da una distribuzione discreta e da una distribuzione continua di carica. Moto di una carica in un campo elettrostatico. Potenziale elettrostatico. Lavoro della forza elettrica. Definizione di potenziale. Calcolo del potenziale elettrostatico. Energia potenziale elettrostatica. Il campo come gradiente del potenziale. Teorema di Stokes e calcolo del rotore del campo elettrostatico. Superfici equipotenziali. Energia di un sistema di cariche. Il dipolo elettrico. Azione meccanica di un campo elettrostatico su un dipolo. Energia di un dipolo in un campo elettrostatico. Espansione in serie di multipoli del potenziale elettrostatico. Discussione dei vari termini. Il quadrupolo elementare. Dipolo elettrico in un campo non uniforme.
Flusso del campo elettrico. Legge di Gauss. Alcune applicazioni e conseguenze della legge di Gauss. La divergenza del campo elettrostatico. Equazione di Poisson. Equazione di Laplace. Unicità della soluzione e condizioni al contorno. Conduttori in equilibrio. Cariche immagini. Capacità di un conduttore isolato. Conduttore cavo. Schermo elettrostatico. Sistemi di conduttori. Condensatori. Collegamento di condensatori. Energia del campo elettrostatico. Densità di energia. Elettrostatica nei dielettrici. La costante dielettrica relativa di un mezzo. Polarizzazione dei dielettrici. Cariche di polarizzazione.
Conduzione elettrica. Corrente elettrica. La densità di corrente. Regime di corrente stazionaria. Equazione di continuità. Modello classico della conduzione elettrica. Alcuni circuiti particolari in corrente continua.
Campo magnetico. Primi fatti sperimentali sull’interazione magnetica. Linee di forza del campo magnetico. Legge di Gauss per il campo magnetico. Forza magnetica su una carica in moto. Forza magnetica su un conduttore percorso da corrente (Seconda legge elementare di Laplace). Principio di equivalenza di Ampère. Sorgenti del campo magnetico. Legge di Ampère. Legge di Biot e Savart. Prima legge elementare di Laplace. Calcoli di campi magnetici prodotti da circuiti particolari. Azioni elettrodinamiche tra circuiti percorsi da corrente. Definizione di Ampere. Concetto di corrente concatenata ad una linea chiusa.. Formulazione locale delle leggi del magnetismo. Campi elettrici e magnetici variabili nel tempo.
Legge di Faraday dell’induzione elettromagnetica. Concetto di flusso concatenato ad una linea chiusa. Origine fisica della forza elettromotrice indotta. Applicazioni della legge di Faraday.
.Il concetto di auto flusso o flusso autoconcatenato. Il coefficiente di autoinduzione. Induttanza di un solenoide. L'induttanza di un solenoide toroidale. Circuito RL serie. Extracorrente di apertura e di chiusura. La densità di energia magnetica. Equazioni di Maxwell.
Onde elettromagnetiche.
Onde meccaniche: esempio della propagazione di una perturbazione su una corda tesa. Equazione delle onde. L'ipotesi di onda piana. Soluzione di D'Alembert. Onde progressive e onde regressive. Velocità di propagazione dell'onda. Onde trasversali e onde longitudinali. Onde elettromagnetiche. Dalle equazioni di Maxwell all'equazione delle onde. Onda elettromagnetica piana. Onda piana sinusoidale. Il concetto di campo elettromagnetico. Polarizzazione lineare. Densità di energia elettromagnetica. Vettore di Poynting. Equazione di continuità. Intensità di un’onda. Pressione di radiazione e quantità di moto trasportata da un'onda.
Ottica geometrica.
Concetto di raggio. Leggi di Snell. Indice di rifrazione di un mezzo trasparente. Specchio sferico concavo e convesso: costruzione delle immagini.

Laboratorio.
Considerazioni preliminari teoriche sui circuiti elettrici:
Legge di Ohm. Resistività e conduttività. Resistenza elettrica. Effetto Joule. Resistori in serie e in parallelo. Forza elettromotrice. Carica e scarica di un condensatore attraverso un resistore. Leggi di Kirchhoff per le reti elettriche. Circuito RC, RL, RLC.
Parte applicativa con circuiti elettrici: Generatori ideali e reali di tensione e corrente. Uso di generatore di tensione reale, multimetro analogico e digitale, breadboard. Misure di tensione e corrente in circuiti con uno o più resistori - metodo voltamperometrico. Circuiti RC - carica e scarica di condensatore. Introduzione all'uso di oscilloscopio analogico e generatore di funzioni.

Italian

Electrostatics in vacuum. Electric field and potential - Conductor systems and electrostatic field - Electrostatics in the presence of dielectrics - Stationary electric current - Stationary magnetic phenomena in vacuum - Magnetism in matter - Time-varying electric and magnetic fields - Alternating currents - Electromagnetic waves - Classical phenomena of interaction between radiation and matter - Geometric optics - Photons and matter - Solutions to exercises

C.Mencuccini, V.Silvestrini - Electromagnetism and Optics- Casa Editrice Ambrosiana- Zanichelli.

Knowledge of classical Physics. Mathematical methodologies applied to Physics. Laboratory experiments. Methodology for solving exercises.

General Physics 1.

Lectures. Laboratory tests. Exercises. Intermediate tests.

Written and Oral Exam. Intermediate tests.

Seminars are planned on specific topics of particular current interest. The topics will be treated in a way that is engaging and suitable for a class of Mathematics students.

Electrostatics in vacuum. Electric field and potential - Conductor systems and electrostatic field - Electrostatics in the presence of dielectrics - Stationary electric current - Stationary magnetic phenomena in vacuum - Magnetism in matter - Time-varying electric and magnetic fields - Alternating currents - Electromagnetic waves - Classical phenomena of interaction between radiation and matter - Geometric optics - Photons and matter - Solutions to exercises