Obiettivi Formativi

Questo corso si propone di: 1)Presentare allo studente concetti di elettromagnetismo classico di base (Elettrostatica, Magnetostatica, Elettrodinamica ed Ottica) ; 2)fornire gli strumenti necessari alla risoluzione dei problemi di elettromagnetismo ed ottica mediante l'uso di metodi di calcolo appropriati (calcolo vettoriale, differenziale) 3) rafforzare la comprensione dei concetti e dei principi mediante un ampio spettro di applicazioni, comprese quelle relative alle moderne tecnologie; 4)Mostrare come sia possibile studiare tutti i fenomeni elettromagnetici in termini delle Equazioni di Maxwell

Metodi didattici

Il corso si svolge nel secondo semestre ed è strutturato in lezioni frontali (4 CFU) ed esercitazioni (2 CFU). Le lezioni frontali si avvalgono di supporti visivi (PowerPoint) che aiutano lo studente ad organizzare al meglio il materiale contenuto nei libri di testo e i propri appunti. Le esercitazioni svolte sono esaminate e corrette direttamente in classe.

Prerequisiti

Conoscenza di base della matematica, fisica classica e calcolo vettoriale

Verifiche dell'apprendimento

Prova finale scritta e orale.

Programma del Corso

I. Richiami di Calcolo Vettoriale Campi scalari e superfici di livello - Campi vettoriali e linee di flusso - Flusso e Circuitazione - Gradiente e superfici equipotenziali - Divergenza e sorgenti dei campi vettoriali - Teorema di Gauss - Gradiente, Laplaciano e Flusso del gradiente del campo 1/r - Rotore - Teorema di Stokes II. Il Campo Elettrostatico nel Vuoto La carica elettrica - Il Principio di Conservazione della Carica Elettrica- Legge di Coulomb -Il campo elettrico - Il potenziale elettrostatico e l'Equazione di Poisson - Linee di flusso e superfici equipotenziali del campo elettrico - Legge di Gauss - Le equazioni fondamentali del campo elettrostatico - Potenziale e campo di uno strato e di un doppio strato - Potenziale e campo di una sfera - Potenziale all'interno di un doppio strato - Il dipolo elettrico – Conduttori- Potenziale dovuto a un conduttore carico- Capacità - Condensatori - Energia di un condensatore - Collegamento di condensatori in serie ed in parallelo – Condensatori con dielettrici III.Corrente elettrica e resistenza L'intensità di corrente elettrica e la densità di corrente - Il principio di conservazione della carica e l'equazione di continuità - La corrente stazionaria - La legge di Ohm e la resistenza elettrica - Forza elettromotrice- Resistori in serie e in parallelo- Leggi di Kirchhoff, Circuiti RC IV Il Campo Magnetico Linee di flusso del campo magnetico - Forza esercitata da un campo magnetico su un circuito percorso da corrente – Effetto Hall- legge di Biot-Savart- Forza magnetica tra conduttori paralleli- Legge di Ampere- Magnetismo nella materia V. Legge di Faraday e Induttanza L'induzione elettromagnetica - La legge di Faraday-Neumann e la legge di Lenz - Induzione mutua e autoinduzione – Generatori e motori - Correnti parassite –Circuiti RL- Oscillazioni in un circuito LC- Il circuito RLC- Circuiti in corrente alternata VI Onde elettromagnetiche Le equazioni di Maxwell - Equazioni delle onde - Le onde piane - Conservazione della energia e vettore di Poynting VII. Luce e Ottica La natura della luce- La velocità di propagazione della luce – Ottica geometrica- Costante dielettrica ed indice di rifrazione - Leggi della Riflessione e Rifrazione – Principio di Huyghens - La dispersione della luce e sue applicazioni- Riflessione interna totale- Formazione delle immagini da specchi e lenti sottili VIII Ottica Ondulatoria Esperimento di Young della doppia fenditura- Interferenza- Diffrazione da fenditure sottili -Polarizzazione della luce IX Fisica Moderna Principi di relatività- Equazioni di trasformazione di Lorentz- Fotoni e onde di materia- Corpo nero- Effetto Fotoelettrico- Elettroni come Onde di Materia- Principio di Indeterminazione di Heisenberg