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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

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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 lorenzo.vitale@ts.infn.it

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.