Ingegneria Meccanica

Elettrostatica nel vuoto Azioni elettriche; legge di Coulomb e cariche puntiformi; il campo elettrico generato da sistemi di cariche puntiformi e da distribuzioni continue; calcolo del campo elettrico per alcune distribuzioni continue di carica; il teorema di Gauss e sue applicazioni; la prima equazione di Maxwell; energia potenziale di una carica puntiforme e di un sistema di cariche puntiformi; energia potenziale di una distribuzione continua di carica; il potenziale elettrostatico; calcolo del potenziale elettrostatico per alcune distribuzioni di cariche; il dipolo elettrico: potenziale e campo generati in regioni lontane da un dipolo; azioni meccaniche su un dipolo in un campo esterno; rotore e conservatività del campo elettrostatico; equazione di Poisson. I conduttori in elettrostatica Campo elettrostatico e distribuzioni di carica nei conduttori; teorema di Coulomb; densità di carica sulla superficie dei conduttori; gabbia di Faraday; capacità di un conduttore; induzione elettrostatica; i condensatori; calcolo della capacità per condensatori piano, sferico e cilindrico; condensatori in serie e in parallelo; energia del campo elettrostatico; densità di energia del campo elettrostatico. Elettrostatica nei dielettrici Il campo elettrostatico nei dielettrici e capacità di condensatori; polarizzabilità per deformazione e per orientazione; i vettori “intensità di polarizzazione” P e "spostamento elettrico" D: relazioni costitutive; dielettrici omogenei, isotropi e lineari; distribuzione di cariche di polarizzazione di superficie e di volume e dimostrazione mediante calcolo differenziale; generalizzazione dei teoremi di Gauss e di Coulomb in presenza di dielettrici; prima equazione di Maxwell in presenza di dielettrici; relazioni di continuità alla superficie di separazione tra due dielettrici e loro dimostrazione mediante le proprietà dei vettori elettrici; densità di energia del campo elettrostatico in presenza di dielettrici. Correnti elettriche stazionarie Intensità di corrente; densità di corrente e velocità di deriva; conservazione della carica e equazione di continuità: dimostrazione; I e II legge di Ohm; legge di Ohm microscopica; potenza dissipata in una resistenza: legge di Joule; forza elettromotrice e potenza erogata da una batteria; resistenze in serie e in parallelo; leggi di Kirchhoff e circuiti elettrici a una maglia; carica e scarica di un condensatore; circuiti elettrici a più maglie; teorema di Thevenin. Il campo magnetostatico nel vuoto Il vettore induzione magnetica; forza magnetica su un filo conduttore percorso da corrente: seconda formula di Laplace; forze magnetiche su cariche puntiformi in moto: forza di Lorentz; forza e momento agenti su una spira rigida in un campo magnetico uniforme e non uniforme: momento magnetico di una spira; il campo di induzione magnetica generato da correnti: prima formula di Laplace; il campo di induzione magnetica per alcune distribuzioni di correnti notevoli: legge di Biot-Savart, campo generato da una spira, altri esempi di campi generati da correnti; azioni meccaniche fra conduttori percorsi da correnti; circuitazione del campo di induzione magnetica e teorema di Ampere; Forma locale del Teorema di Ampère; campi di induzione magnetica generati da distribuzioni di corrente cilindriche; esempi di applicazione del teorema di Ampere; solenoide; proprietà generali dei vettori B e E. Il campo magnetico nella materia Cenni alla magnetizzazione nei materiali; vettori “campo magnetico” H ed “intensità di magnetizzazione” M; correnti magnetiche e loro relazione con il vettore M; il teorema di Ampère e la sua forma locale in presenza di materiali magnetici; relazioni costitutive; materiali diamagnetici, paramagnetici e ferromagnetici: leggi di Curie, Curie-Weiss e ciclo di isteresi per materiali ferromagnetici; circuiti magnetici; legge di Hopkinson e riluttanza; magneti permanenti ed elettromagneti. Campi elettrici e magnetici variabili nel tempo Induzione elettromagnetica: flusso del campo di induzione magnetica e legge di Faraday-Neumann-Lenz (FNL); esempi di induzione elettromagnetica e flusso tagliato; forma locale della legge FNL e terza equazione di Maxwell; forza elettromotrice indotta in condizioni quasi-stazionarie; l’auto-induzione: coefficiente di auto-induzione L; induttanza per un solenoide; circuito RL; circuito LC; mutua induzione e coefficienti di mutua induzione; energia contenuta in un induttore: densita' di energia del campo magnetico; la corrente di spostamento; quarta equazione di Maxwell; cenni ai motori elettrici. Le equazioni di Maxwell e le onde elettromagnetiche Le equazioni di Maxwell nel vuoto e il campo elettromagnetico; propagazione di una perturbazione elettromagnetica nel vuoto; equazione delle onde elettromagnetiche e sua soluzione; velocità della luce.

E' richiesta la propedeuticità di Fisica 1. Si consiglia fortemente di sostenere l’esame di Analisi II prima di fare l'esame di fisica II.

Mencuccini - Silvestrini "Fisica, Elettromagnetismo e Ottica" Casa Editrice Ambrosiana

Frequenza facoltativa, ma consigliata

Prova scritta 5 esercizi Prova orale 3 domande su esempi, applicazioni e dimostrazioni

L'esame consiste in una combinazione di domande a risposta aperta e problemi teorici e pratici. Gli studenti dovranno dimostrare la loro comprensione dei concetti fondamentali dell'elettromagnetismo, risolvere problemi matematici e analizzare situazioni fisiche. L'esame sarà a risposta scritta e avrà una durata prevista di 2.5 ore, seguita da una prova orale. È consentito l'uso di calcolatrici non programmabili.