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)

Prerequisiti

Conoscenza di base della matematica, fisica classica e calcolo vettoriale

Verifiche dell'apprendimento

Prove scritte intermedie e prova finale scritta e orale.

Programma del Corso

I. Elementi di Calcolo Vettoriale Scalari,Vettori e Tensori - Campi scalari e superfici di livello - Campi vettoriali e linee di flusso - Integrali di linea, di superficie e di volume - 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 - Operatori 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