APPLICAZIONI (SELEZIONE) viiiPREFAZIONE xAGLI STUDENTI xivTAVOLA DEI COLORI xvi

21 CARICA ELETTRICAE CAMPO ELETTRICO 1

21–1 Elettricità statica; carica elettrica e sua conservazione 2

21–2 Cariche elettriche nell’atomo 321–3 Isolanti e conduttori 321–4 Carica indotta; l’elettroscopio 421–5 La legge di Coulomb 521–6 Il campo elettrico 1121–7 Calcolo del campo elettrico generato da

distribuzioni continue di carica 1821–8 Le linee di campo 2321–9 Campo elettrico e conduttori 2521–10 Moto di una particella carica

in un campo elettrico 2621–11 Dipolo elettrico 28

*21–12 Forze elettriche in biologia molecolare; DNA 31

*21–13 L’elettrostatica nelle fotocopiatricie nelle stampanti dei computer 33SOMMARIO 35 QUESITI 36PROBLEMI 37 PROBLEMI GENERALI 42

22 LA LEGGE DI GAUSS 4722–1 Il flusso del campo elettrico 4822–2 La legge di Gauss 50

22–3 Applicazioni della legge di Gauss 5322–4 Le basi sperimentali

delle leggi di Gauss e Coulomb 60SOMMARIO 61 QUESITI 62PROBLEMI 62 PROBLEMI GENERALI 67

23 IL POTENZIALE ELETTRICO 7123–1 Energia potenziale elettrica

e differenza di potenziale 7123–2 Relazione tra potenziale elettrico

e campo elettrico 7523–3 Potenziale elettrico

generato da cariche puntiformi 7923–4 Potenziale elettrico generato

da distribuzioni qualsiasi di carica 8223–5 Superfici equipotenziali 8323–6 Potenziale del dipolo elettrico 8523–7 Come ricavare �E da V 8623–8 Energia potenziale elettrostatica;

l’elettronvolt 88*23–9 Il tubo a raggi catodici:

il monitor del televisore e del computer, l’oscilloscopio 91SOMMARIO 93 QUESITI 93PROBLEMI 94 PROBLEMI GENERALI 98

24 CAPACITÀ E DIELETTRICI 10324–1 Il condensatore 10324–2 Il calcolo della capacità 10524–3 I condensatori in serie e in parallelo 11024–4 L’immagazzinamento

dell’energia elettrica 11424–5 Il dielettrico 118

*24–6 Descrizione del dielettrico a livello molecolare 121SOMMARIO 124 QUESITI 125PROBLEMI 126 PROBLEMI GENERALI 131

25 CORRENTI ELETTRICHEE RESISTENZA 135

25–1 La batteria elettrica 13625–2 La corrente elettrica 13825–3 Legge di Ohm: resistenza e resistori 141

Indice

Q

A2 A1

∫ · d =Qint

ε0E A

E

� �

�

25–4 Resistività 14425–5 Potenza elettrica 14825–6 Potenza negli impianti domestici 15025–7 Corrente alternata 15225–8 Aspetti microscopici

della corrente elettrica:densità di corrente e velocità di deriva 155

*25–9 La superconduttività 159*25–10 Conduzione elettrica

nel sistema nervoso umano 160SOMMARIO 164 QUESITI 165PROBLEMI 166 PROBLEMI GENERALI 169

26 CIRCUITIIN CORRENTE CONTINUA 173

26–1 La forza elettromotrice e la tensione fra i terminali 174

26–2 Resistori in serie e in parallelo 17626–3 Leggi di Kirchhoff 18326–4 Le forze elettromotrici in serie

e in parallelo; il caricabatterie 18726–5 Circuiti con resistori

e condensatori (circuiti RC) 18926–6 Rischi legati all’elettricità 196

*26–7 L’amperometro e il voltmetro 200SOMMARIO 204 QUESITI 205PROBLEMI 206 PROBLEMI GENERALI 212

27 MAGNETISMO 21727–1 Magneti e campi magnetici 21727–2 Le correnti elettriche

producono campi magnetici 220

27–3 Forza su una corrente elettrica in un campo magnetico; definizione di �B 221

27–4 Forza agente su una carica elettrica in moto in presenza di un campo magnetico 226

27–5 Momento meccanico agente su una spira percorsa da corrente; momento di dipolo magnetico 232

*27–6 Applicazioni:motori, altoparlanti, galvanometri 235

27–7 La scoperta e le proprietà dell’elettrone 237

*27–8 L’effetto Hall 240*27–9 Spettrometro di massa 241

SOMMARIO 243 QUESITI 244PROBLEMI 245 PROBLEMI GENERALI 250

28 SORGENTIDEL CAMPO MAGNETICO 255

28–1 Campo magnetico generato da un lungo filo rettilineo percorso da corrente 256

28–2 Forza tra due fili conduttori paralleli percorsi da corrente 258

28–3 Definizione delle unità di misura ampere e coulomb 260

28–4 Legge di Ampère 26128–5 Campo magnetico generato

da solenoidi rettilinei e toroidali 26628–6 Legge di Biot-Savart 26928–7 Materiali magnetici:

ferromagnetismo 274*28–8 Elettromagneti e solenoidi:

applicazioni 275*28–9 Campi magnetici nei materiali magnetici.

Fenomeni di isteresi 277*28–10 Paramagnetismo e diamagnetismo 279

SOMMARIO 281 QUESITI 181PROBLEMI 183 PROBLEMI GENERALI 288

29INDUZIONEELETTROMAGNETICAE LEGGE DI FARADAY 293

29–1 Forza elettromotrice indotta 29429–2 Legge di Faraday dell’induzione

elettromagnetica e legge di Lenz 29529–3 Forza elettromotrice indotta

in un conduttore in movimento 30129–4 Generatori elettrici 304

*29–5 Forza controelettromotrice e contromomento torcente; correnti di Foucalt 307

ivMMMMIndice ISBN 978-88-08-18390-3

I

ISBN 978-88-08-18390-3 MMIndiceMMMMv

29–6 Trasformatori e linee di trasmissione 31029–7 Un flusso di campo magnetico variabile

produce un campo elettrico 314*29–8 Applicazioni

dell’induzione elettromagnetica 316SOMMARIO 319 QUESITI 319PROBLEMI 321 PROBLEMI GENERALI 326

30INDUTTANZA, OSCILLAZIONIELETTROMAGNETICHEE CIRCUITIIN CORRENTE ALTERNATA 331

30–1 Mutua induttanza 33230–2 Autoinduttanza 33430–3 Energia immagazzinata

in un campo magnetico 33830–4 Circuiti RL 33930–5 Circuiti LC

e oscillazioni elettromagnetiche 34230–6 Oscillazioni LC con resistenza

(circuito RLC) 34530–7 Circuiti in corrente alternata

con generatore di corrente alternata 34730–8 Serie RLC con generatore

di corrente alternata 35230–9 Risonanza in un circuito

a corrente alternata 356*30–10 Adattamento di impedenza 357*30–11 Corrente alternata trifase 358

SOMMARIO 358 QUESITI 360PROBLEMI 360 PROBLEMI GENERALI 365

31LE EQUAZIONI DI MAXWELLE LE ONDEELETTROMAGNETICHE 371

31–1 Campi magnetici generati da campi elettrici variabili; legge di Ampère e corrente di spostamento 372

31–2 Legge di Gauss per il magnetismo 37731–3 Equazioni di Maxwell 37731–4 Produzione di onde elettromagnetiche 37831–5 Le onde elettromagnetiche

e la derivazione della loro velocità dalle equazioni di Maxwell 381

31–6 La luce come onda elettromagnetica e lo spettro elettromagnetico 386

31–7 Misura sperimentale della velocità della luce 390

31–8 Energia trasportata dalle onde elettromagnetiche; il vettore di Poynting 391

31–9 Pressione di radiazione 394

31–10 Radio e televisione; comunicazioni senza fili 396SOMMARIO 400 QUESITI 400PROBLEMI 401 PROBLEMI GENERALI 404

32 LA LUCE: RIFLESSIONEE RIFRAZIONE 407

32–1 Il modello a raggi 40832–2 Riflessione: formazione

di immagini da uno specchio piano 40832–3 Formazione di immagini

da specchi sferici 41332–4 Indice di rifrazione 42232–5 Rifrazione e legge di Snell 42332–6 Spettro visibile e dispersione 42632–7 Riflessione totale

e sua applicazione alle fibre ottiche 429*32–8 Rifrazione su una superficie sferica

(diottro sferico) 431SOMMARIO 434 QUESITI 435PROBLEMI 436 PROBLEMI GENERALI 442

33 LENTIE STRUMENTI OTTICI 445

33–1 Lenti sottili e diagrammi a raggi 44633–2 Equazione delle lenti sottili

e ingrandimento 44933–3 Combinazioni di lenti 454

*33–4 Equazione del costruttore di lenti 45733–5 Macchine fotografiche

a pellicola e digitali 46033–6 Occhio umano e lenti correttive 46633–7 Lente di ingrandimento 47033–8 I telescopi 472

*33–9 Microscopio composto 475*33–10 Aberrazione delle lenti e degli specchi 477

SOMMARIO 479 QUESITI 480PROBLEMI 481 PROBLEMI GENERALI 485

viMMMMIndice ISBN 978-88-08-18390-3

34 LA NATURA ONDULATORIADELLA LUCE: INTERFERENZA 489

34–1 Onde e particelle,principio di Huygens e diffrazione 490

34–2 Il principio di Huygens e la legge della rifrazione 491

34–3 Interferenza ed esperimento delle due fenditure di Young 493

*34–4 Interferenza da due fenditure e intensità della luce 497

34–5 Interferenza da film sottili 501*34–6 L’interferometro di Michelson 507

34–7 Intensità luminosa 508SOMMARIO 509 QUESITI 509PROBLEMI 510 PROBLEMI GENERALI 513

35 DIFFRAZIONEE POLARIZZAZIONE 517

35–1 Diffrazione da una singola fenditura o attorno a un disco 518

*35–2 Intensità della luce nella figura di diffrazione di una singola fenditura 521

*35–3 Diffrazione nell’esperimento delle due fenditure 525

35–4 Limiti di risoluzione: aperture circolari 52735–5 Risoluzione dei telescopi

e dei microscopi: il limite della lunghezza d’onda 530

*35–6 Risoluzione dell’occhio umano e ingrandimento utile 532

35–7 Reticoli di diffrazione 53335–8 Spettrometri e spettroscopia 536

*35–9 Ampiezza di picco e potere risolutivo di un reticolo di diffrazione 536

35–10 Raggi X e diffrazione dei raggi X 54135–11 Polarizzazione 542

*35–12 Schermi a cristalli liquidi (LCD) 547*35–13 Diffusione della luce nell’atmosfera 549

SOMMARIO 550 QUESITI 551PROBLEMI 552 PROBLEMI GENERALI 556

APPENDICI

A FORMULE MATEMATICHE A–1

B DERIVATE E INTEGRALI A–7

C ANCORA SULL’ANALISIDIMENSIONALE A–10

D FORZA GRAVITAZIONALE CAUSATADA UNA DISTRIBUZIONEDI MASSA SFERICA A–12

E LE EQUAZIONI DIMAXWELLIN FORMA DIFFERENZIALE A–16

F PRINCIPALI ISOTOPI A–19

SOLUZIONE AI PROBLEMI A–23

INDICE A–35

CREDITI A–43