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Docente
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FOGLIETTI VITTORIO
(programma)
1) Carica elettrica, conduttori, isolanti e cariche indotte. Legge di Coulomb. Campo elettrico e forze elettrostatiche. Linee di campo. Relazione tra carica e flusso del campo elettrico, la legge di Gauss. Distribuzione delle cariche elettriche nei conduttori.
2) Potenziale elettrico, energia potenziale elettrostatica, superfici equipotenziali, gradiente del potenziale. Definizione di dipolo elettrico. Formula approssimata del potenziale elettrostatico di un dipolo a grandi distanze. Energia potenziale di un momento di dipolo in un campo elettrico..
3) Capacitori e capacità. Capacitori in serie ed in parallelo. Energia elettrostatica di un capacitore. Polarizzazione nei dielettrici. Dipoli indotti. Allineamento di molecole polari. Campo elettrico all’ interno di un materiale dielettrico. Costante dielettrica relativa. Capacitori con materiale dielettrico.
4) Corrente elettrica, vettore densità di corrente J, resistività e conducibilità dei materiali, legge di Ohm in forma vettoriale e scalare, resistori e resistenza. Teoria microscopica del trasporto elettrico nei metalli ( modello di Drude). Differenza tra la velocità termica e la velocità di deriva delle cariche elettriche. Resistori in parallelo. Legge di Kirchhoff dei nodi e la conservazione della carica elettrica. La legge di Kirchhoff delle maglie e la natura conservativa del campo elettrostatico. Resistori in serie a capacitori. Carica di un capacitore. Risoluzione delle equazioni della corrente e della tensione in un circuito RC serie, la costante di tempo.
5) Introduzione al magnetismo, cenni storici. Forza agente su una carica puntiforme in moto in un campo magnetico. Definizione di prodotto vettoriale. Prodotto vettoriale espresso come determinante e calcolo mediante la regola di Sarrus. Esperimento di Thomson per la determinazione del rapporto q/m dell’ elettrone. Forze agenti su un conduttore in presenza di una corrente elettrica e di un campo magnetico. Equazione locale delle forze magnetiche, la seconda formula di Laplace. Introduzione ai conduttori a geometria circolare (spira), richiami sul momento torcente come grandezza fisica vettoriale. Forze e momenti torcenti su una spira con corrente circolante, definizione del dipolo magnetico. Principio di equivalenza di Ampere. Energia potenziale di un momento di dipolo in un campo magnetico. Forza esercitata su un momento di dipolo in un campo magnetico non uniforme. Principio fisico di funzionamento di un motore elettrico. Generalizzazione di un momento di dipolo magnetico ad aree irregolari. Momento di dipolo di n spire in serie. L’ effetto Hall.
6) Introduzione storica all’ equazione di Biot Savart Laplace. Corrente elettrica come sorgente del campo magnetico, l’ elemento infinitesimo di corrente. L’ equazione di Biot Savart Laplace. Caso di un conduttore infinitamente lungo con una corrente elettrica costante. Il flusso del campo magnetico B. La legge di Gauss per i campi magnetici. Forze magnetiche agenti su conduttori in presenza di correnti elettriche. La legge della circuitazione di Ampere. Definizione di un solenoide. Campi magnetici generati da conduttori a sezione cilindrica e conduttori toroidali. Il magnetone di Bohr. Introduzione ai materiali magnetici, paramagnetismo, diamagnetismo e ferromagnetismo.
7) Esperimenti di induzione magnetica. La legge di Faraday. La legge di Lenz. Campi elettrici indotti. Corrente di spostamento. Le equazioni di Maxwell in forma integrale. Note sulla simmetria delle equazioni di Maxwell.. L’ autoinduzione, l’ induttanza e l’ induttore come elemento di circuito elettrico. L’ autoinduttanza di una spira. L’ energia associata al campo magnetico. Circuiti R-L, L-C ed R-L-C.
8) Le onde elettromagnetiche. Derivazione dell’ equazione delle onde elettromagnetiche dalle equazioni di Maxwell. Lo spettro elettromagnetico. Flusso di energia elettromagnetica e il vettore di Poynting. Energia di un’ onda sinusoidale. Flusso del momento elettromagnetico. Onde elettromagnetiche stazionarie.
9) Onde elettromagnetiche che si comportano come particelle. Esperimenti di fotocorrente, l’ effetto fotoelettrico. Frequenza di soglia e potenziale di frenamento. La spiegazione di Einstein: la luce assorbita come “fotoni”. La luce emessa come fotoni: la produzione di raggi X. La luce diffusa come fotoni : l’ effetto Compton.
10) Interferenza e diffrazione delle onde. La dualità onda-particella. L’ ipotesi di De Broglie. La diffrazione di raggi X da un reticolo cristallino, la legge di Bragg. L’ esperimento di Davisson e Germer, la diffrazione dell’ elettrone. Esperimenti di interferenza da doppia fenditura con elettroni. Onde in una dimensione, l’equazione di Schrödinger. Interpretazione fisica della funzione d’ onda. Pacchetti d’ onde. Il principio di indeterminazione. La particella in una scatola, funzione d’ onda e livelli di energia. L’ effetto tunnel.
 1) University Physics with modern Physics , H.D. Young, R.H. Freedman, Pearson Editor.
2) Physics Volume II, David Halliday, Robert Resnick, Kenneth S. Krane, Wiley Editor.
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