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Principi di ElettroMagnetismo
Docente: dott. Lorenzo VitaleEsercitazioni: L.V. & dott. Marco Bomben
Per i corsi di laurea triennali in Ingegneria Elettronica e Informaticao anche esame a scelta per altri CdL
Settimana 1 Lorenzo Vitale - Principi di Elettromagnetismo 2
Inizio delle lezioni: 18 febbraio 2008
Fine corso: fine maggio 2008
Propedeutici (di fatto) all’elettromagnetismo icorsi di Geometria, Analisi 1 e 2 ed il corso diFisica Generale.
Iniziamo con alcune informazioni di caratteregenerale su questo corso…
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Testo consigliato
P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci,
"ELEMENTI DI FISICA,
Elettromagnetismo"
EdiSES, II edizione (2005), 18 .
•sintetico (programma 250 pagg)
•molti esempi
•buon numero di problemi consoluzione sintetica
Settimana 1 Lorenzo Vitale - Principi di Elettromagnetismo 4
Testo alternativo
• R. Resnick, D. Halliday, K.S. Krane,
FISICA 2,
5a edizione (o ed. precedenti), CEA
Milano, 2003. 58.60 .
•un po’ meno sintetico (programma 300pagg), ma anche meno formale
•buon numero di problemi svolti
•moltissime domande a risposta multipla,quesiti, esercizi, problemi, problemi alcalcolatore (putroppo soluzione solonumeriche e solo esercizi e problemi dispari)
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Letture complementari
• S. Focardi, I. Massa, A. Uguzzoni, FISICA GENERALE-ELETTROMAGNETISMO,
1a edizione Casa Editrice Ambrosiana, Milano, 2003.
• D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, FONDAMENTI DI FISICA,
6a edizione (o ed. precedenti) Casa Editrice Ambrosiana, Milano, 2006.
Approfondimenti
Spunti per approfondimenti si possono ad esempio trovare in:
• Feynman, R.P., Leighton, R.B., Sands, M., THE FEYNMAN LECTURES ON
PHYSICS (LA FISICA DI FEYNMAN, versione tradotta).
• Edizione precedente di P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, FISICA,
vol. 1, ed. II, Edises, 2000.
• L. Lovitch, S. Rosati, FISICA GENERALE - ELETTROMAGNETISMO,
Casa Editrice Ambrosiana, Milano, 1996.
Esercizi risolti:
•P. Pavan e P. Sartori, ESERCIZI DI FISICA 1 RISOLTI E COMMENTATI,
Terza edizione, Ed. CEA, 2007.
• M. Nigro, C. Voci, PROBLEMI DI FISICA GENERALE, ELETTROMAGNETISMO.
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Programma del corso1. Forza elettrostatica. Campo elettrostatico E
2. Lavoro forze elettriche. Potenziale elettrostatico.
(gradiente e rotore)
3. La legge di Gauss.
(divergenza)
4. Conduttori. Dielettrici. Energia elettrostatica.
campo E nella materia, costante dielettrica, campo D
5. Corrente elettrica
conducibilità, densità di corrente, corrente spostamento
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6. Campo d’induzione magnetica B. Forzamagnetica di Lorentz.
7. Sorgenti del campo magnetico. Legge diAmpére. Proprietà magnetiche della materia(permeabilità magnetica, campo magnetico H)
8. Campi elettrici e magnetici variabili nel tempo: Legge di Faraday; Legge di Ampère-Maxwell; Equazioni di Maxwell in forma integrale; Equazioni di Maxwell in forma differenziale
Non riusciremo a trattare:
9. Oscillazioni elettriche. Correnti alternate
10. Onde elettromagnetiche
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Laboratorio:
devo ancora decidere
Lo scorso anno:
e/m (solo elettronici)
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Modalità d’esame
~80% scritto con 7 esercizi. Con 3/7 si superal’esame (18/30). 2 punti per esercizio. Con 7/7 siconsegue 26/30.
~±4 due domande orali prese da una lista di ~90domande (scena muta -100%).
20% del voto finale (max 6/30) assegnati dalle 2verifiche scritte fine marzo, aprile-maggio e ~6set di “home work”.
Si supera l’esame anche con almeno 3/6 punti nellavoro svolto durante il corso e 2/7 esercizi.
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Statistiche d’esame
Lo scorso anno:
60 studenti hanno superato l’esame (46 est. - 7aut. - 6 inv.)
Degli 84 studenti presenti alla prima lezione, allafine 45 avevano almeno 3/6 punti nel lavoro svoltodurante il corso altri 25 studenti solo 1 o 2 punti
Voto finale medio 22/30
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È consigliabile:
• frequentare sempre e puntualmentele lezioni (inizio :15, fine :00)
• prendere appunti• procurarsi subito il testo• fare tanti esercizi• approfittare del ricevimento
spegnete sempre i telefonini!!!
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Prerequisiti= daremo per scontato
• Calcolo differenziale:
• Calcolo vettoriale:
• Meccanica (fisica generale) forza, lavoro, momento …
df
dx
f (x,y)
x f (x)dx f (x,y,z)dxdydz
r F d
r s
r r
r F ...
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Informazioni pratiche• sito web del corso
http://wwwusers.ts.infn.it/~vitalel/PrincipiEM/welcome.html
http://wwwusers.ts.infn.it/~vitalel/PrincipiEM/
• e-mail [email protected]
per favore usatelo solo per comunicazioni molto sintetiche
non domande o esercizi (vedi punto successivo)
• ricevimento:
Martedì dalle ore 9-11 e dopo le lezioni
Inoltre per domande rapide sempre, per esercizi oapprofondimenti fissiamo un appuntamento
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Informazioni pratiche
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Per gli amanti del web consiglio:
http://www.wikipedia.org/
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/emcon.html
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Le 4 Forze
Fondamentali in Natura
1 GravitazionaleMeccanica di Newton
2 Elettromagnetica EMUnificazione di Maxwell (1864) Oggetto di questo corso
3 Nucleare DeboleA corto raggio. Decadimenti particelle
4 Nucleare ForteAttrazione nuclei atomici
r F =
m1m2
r2ˆ u r
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Le equazioni fondamentali del
nostro corso:
James Clerk Maxwell 1831-1879
E ˆ u ndSS
=qint
0
Gauss
E dsC
=d (
r B )
dt
Faradayr B ˆ u ndS = 0
Gauss
B dsC
= μ0 ic + 0
d (r E )
dt
Ampere Maxwell
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Il lungo cammino dell’EM …
Lo studio deifenomeni elettrici emagnetici partedall’antichità eprosegue fino aigiorni nostri.
Queste sono letappe storichefondamentali (HRK,Fisica 2)
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Le 3 Interazioni
Fondamentali in Natura
1 GravitazionaleMeccanica di Newton
2 Elettromagnetica EM e Nucleare
DeboleUnificate nel 1967 da Glashow, Weinberg, Salam
(Nobel 1979) e successive verifiche sperimentali,
ad es. Rubbia (Nobel 1984)
3 Nucleare ForteUltimo Nobel 2004
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Fenomenologia:
Carica e Interazioni ElettricheFenomeni legati alla forza elettrica erano noti sindall’antichità (VII sec. A.C.).
Dopo aver strofinato certi materiali (isolanti), questiacquistano la proprietà di attirare corpuscoli leggeri, altrimateriali (conduttori) no.
Uno studio sistematico dei materiali isolanti porta asepararli in due categorie: tipo “+” come il vetro e tipo “-”come l’ambra (in greco Electron), bachelite o altrimateriali plastici.
Il modello più semplice che possiamo ipotizzare è che laseparazione degli isolanti in due categorie sia determinatadal tipo di carica che sono in grado di trattenere.