Obiettivi Formativi

Obiettivo principale del corso è che lo studente acquisisca conoscenze su: campi elettrici e magnetici; elettrostatica, magnetostatica ed equazioni di Maxwell. Il corso introduce il concetto di mezzo dielettrico e magnetico e presenta la propagazione delle onde nello spazio libero ed in mezzi isolanti. Sono inoltre presentati concetti fondamentali di ottica.

Learning Goals

The course is aimed at developing the knowledge of the students about electric and magnetic fields, electrostatics, magnetostatics and Maxwell’s equations. The course introduces dielectric and magnetic media, and examines wave propagation in free space, as well as in insulating media. Basic concepts concerning optics will be also introduced.

Metodi didattici

Lezioni frontali con esercitazioni

Teaching Methods

Lectures with tutorials

Prerequisiti

Elementi di calcolo vettoriale. Elementi di calcolo differenziale ed integrale. Teoria delle equazioni differenziali ordinarie del I e II ordine.

Prerequisites

Vector calculus. Derivatives. Integrals. Differential Equations (1st order, 2nd order).

Verifiche dell'apprendimento

Prove in itinere e colloquio orale finale

Assessment

Progress tests and oral final test

Programma del Corso

Legge di Coulomb. Campo elettrico e potenziale elettrico. Dipolo elettrico. Legge di Gauss per il flusso del campo elettrico. Equazioni di Maxwell per l'elettrostatica. Conduttori. Condensatori. Dielettrici. Polarizzazione. Campi in presenza di dielettrici. Correnti stazionarie. Legge di Ohm. Effetto Joule. Campo magnetico. Legge di Gauss per il campo magnetico. Forza di Lorentz. Principio di Ampère. Sorgenti di campo mangetico. Legge di Ampère-Laplace. Legge di Biot-Savart. Legge di Ampère. Equazioni di Maxwell per la magnetostatica. Campi elettrici e magnetici variabili. Legge di Faraday. Legge di Lenz. Energia magnetica. Legge di Ampère-Maxwell. Equazioni di Maxwell. Oscillazioni in un circuito LC. Circuito RLC. Analogia elettro-meccanica. Corrente alternata. Risonanza nel circuito RLC serie. Impedenza elettrica. Onde elettromagnetiche. Onde piane. Equazione delle onde piane come soluzione delle equazioni di Maxwell. Densità di energia.Vettore di Poynting. Pressione di radiazione. Polarizzazione delle onde elettromagnetiche piane. Lo spettro della radiazione elettromagnetica. Principio di Huygens. Leggi della riflessione e della rifrazione. Specchi. Lenti. Immagini reali ed immagini virtuali. Interferenza e diffrazione.

Course Syllabus

Coulomb’s law. Electric field and electric potential. Electric dipole. Gauss’ law for the electric flux. Maxwell’s equations for electrostatics. Conductors. Capacitors. Dielectrics. Polarization density. Constitutive laws for polarization. Fields in presence of electrically linear dielectrics. Conduction constitutive laws. Steady ohmic conduction. Joule’s effect. Magnetic field. Gauss’ law for the magnetic flux. Lorentz’s force. Ampere’s principle. Sources of magnetic field. The Ampere-Laplace law. The Biot-Savart law. Ampere’s law. Maxwell’s equations of magnetostatics. Electrodynamic and magnetodynamic fields. Faraday’s law. Lenz’s law. Magnetic energy. Ampere-Maxwell law. Maxwell’s equations. Oscillation in an LC circuit. RLC circuit. Analogy between electrical systems and mechanical systems. Alternating current. Resonance in series RLC circuit. Electrical impedance. Electromagnetic waves. Plane waves. Wave equation from the Maxwell’s equations. Energy density. Poynting’s theorem. Radiation pressure and momentum. Polarization of electromagnetic plane waves. The spectrum of electromagnetic waves. Huygens’ principle. Laws of reflection and refraction. Mirrors. Lenses. Real and virtual images.Interference. Diffraction phenomena.