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    Mauro RUBINO

    Insegnamento di FISICA 2

    Corso di laurea in SCIENZE AMBIENTALI

    SSD: FIS/07

    CFU: 4,00

    ORE PER UNITÀ DIDATTICA: 32,00

    Periodo di Erogazione: Primo Semestre

    Italiano

    Lingua di insegnamento

    ITALIANO

    Contenuti

    Lo studente acquisirà familiarità e conoscenza con argomenti concernenti l’elettrostatica, la corrente elettrica, la magnetostatica, i campi elettrici e magnetici variabili nel tempo. Saranno inoltre fornite conoscenze pratiche sulle misure di laboratorio inerenti i circuiti e le misure di campi elettromagnetici.

    Testi di riferimento

    SERWAY, JEWETT, Principi di Fisica. Edises

    Obiettivi formativi

    Lo studente acquisirà familiarità e conoscenza con argomenti concernenti la fisica delle particelle cariche in quiete ed in moto. Saranno forniti gli ingredienti necessari ad applicare il metodo scientifico utili alla progettazione di esperimenti. Saranno inoltre fornite conoscenze pratiche sulle misure di laboratorio inerenti agli argomenti trattati nel corso che contribuiranno allo sviluppo dell’autonomia di giudizio. La possibile interazione delle nozioni apprese in esercizi complessi contribuirà allo sviluppo della capacità di apprendimento

    Prerequisiti

    Buona conoscenza dei principi fondamentali della matematica di base e dei principali argomenti affrontati durante il corso di Fisica 1.

    Metodologie didattiche

    La somministrazione del corso avverrà attraverso un blocco di lezioni teoriche quantificabile in 4 CFU, un blocco di esercitazioni numeriche pari a 3 CFU ed uno di laboratorio pari ad 1 CFU.

    Metodi di valutazione

    Le modalità di verifica dell’apprendimento comprendono: una parte scritta, anche in modalità intercorso, che corrispondono al 70% della valutazione finale, e una parte orale concorrente al 30% della valutazione finale.

    Altre informazioni

    Saranno rese disponibili i materiali del corso attraverso piattaforme web-learning/TEAMS

    Programma del corso

    1. Elettrostatica
    Carica elettrica e materia - Isolanti e conduttori – Induzione elettrostatica - Legge di Coulomb – Quantizzazione e conservazione della carica elettrica - Campo elettrico e suo calcolo - Linee di forza – Principio di sovrapposizione – Il dipolo elettrico – Campo elettrico di un dipolo – Densità di carica lineare, superficiale e di volume - Flusso del campo elettrico - Legge di Gauss Applicazioni e conseguenze delle legge di Gauss - Il potenziale elettrico – La differenza di potenziale – Relazione tra campo e potenziale elettrico – Superfici equipotenziali – Energia potenziale elettrostatica – Dipolo elettrico - Azione di un campo elettrico su un dipolo - Proprietà elettrostatiche di un conduttore – Condensatori e capacità Collegamento di condensatori in serie e in parallelo Energia del campo elettrostatico – Cenni sulle proprietà elettrostatiche dei dielettrici.

    2. Corrente elettrica
    ll flusso della carica – La resistenza e la legge di Ohm – Modello di conduzione nei metalli Resistori in serie e in parallelo – Forza elettromotrice e resistenza interna di una batteria – Energia elettrica e potenza - Le leggi di Kirchhoff - Legge di Joule

    3. Magnetostatica
    Il campo magnetico – Linee di forza del campo magnetico - Forza di Lorentz - Forza su un conduttore percorso da corrente – Momento agente su una spira percorsa da corrente - Moto di particelle cariche in presenza di campi elettrici e magnetici – Il ciclotrone – Lo spettrometro di massa - Legge di Biot e Savart – Leggi elementari di Laplace - Legge di Ampere e sue applicazioni – Equivalenza spira/dipolo magnetico - Forza agente fra conduttori percorsi da corrente – Definizione di Ampere - Il flusso magnetico e la legge di Gauss per i campi magnetici - Solenoide e toroide – Cenni sul magnetismo nella materia – Il diamagnetismo – Il paramagnetismo – Il ferromagnetismo.

    4. Campi elettrici e magnetici variabili nel tempo.
    Legge di Faraday dell'induzione elettromagnetica – Forza elettromotrice e campi elettrici indotti – Corrente di spostamento e modifica della legge di Ampere.

    English

    Teaching language

    Italian

    Contents

    The student will learn the following subjects: electrostatics, electric current, magnetostatics, time dependent electric and magnetic fields. The students will also perform practicals in laboratory experiments with circuits and electromagnetic measurements.

    Textbook and course materials

    SERWAY, JEWETT, Principi di Fisica. Edises

    Course objectives

    The students will learn the physical behaviour of charged particles both in static and in dynamic conditions. They will learn about the design of experiments of electrical circuits. Practical laboratory experiences regarding the main arguments of the course will be performed contributing to the development of the students' independence. The students will also learn how to solve problems of physics using the law of electromagnetism.

    Prerequisites

    Good knowledge of the fundamental principles of mathematics and the main subjects learnt in the module of Physics 1.

    Teaching methods

    The module will be divided in lectures, practicals and problem solving. Out of a total of 8 European Credit Trading System, 4 ECTS will be devoted to lecturing, 3 ECTS will be for problem solving and 1 ECTS will be for practicals

    Evaluation methods

    There will be written tests, also midterm, contributing 70% to the final evaluation, and an oral test contributing 30 % to the final evaluation.

    Other information

    Course materials will be readily shared with students by means of the web-leanring and MD TEAMS platforms

    Course Syllabus

    1. Electrostatics
    Electric charge and matter - Insulators and conductors - Electrostatic induction - Coulomb's law - Quantization and conservation of the electric charge – Electrostatic field and its calculation - Lines of force - Superposition principle - The electric dipole - Electric field of a dipole – Charge of linear, surface and volume Densities - Flow of the electric field - Gauss law: Applications and consequences - The electrical potential - The potential difference - Relationship between field and electrical potential - Equipotential surfaces - Electrostatic potential energy - Electric dipole - Action of an electric field on a dipole - Electrostatic properties of a conductor - Capacitors and Connection of capacitors in series and in parallel Electrostatic field energy - Overview of the electrostatic properties of dielectrics.

    2. Electric current
    The flow of charge - The resistance and the law of Ohm - Model of conduction in metals Series and parallel resistors - Electromotive force and internal resistance of a battery - Electricity and power - The laws of Kirchhoff - Law of Joule.

    3. Magnetostatics
    The magnetic field - Force lines of the magnetic field - Lorentz force - Force on a current-driven conductor - Moment acting on a current-driven loop - Motion of charged particles in the presence of electric and magnetic fields - The cyclotron - The spectrometer of mass - Law of Biot and Savart - Elementary laws of Laplace - Law of Ampere and its applications - Equivalence of spire / magnetic dipole - Force acting between conductors through current - Definition of Ampere - Magnetic flux and the law of Gauss for magnetic fields - Solenoid and toroid - Notes on magnetism in matter - Diamagnetism - Paramagnetism - Ferromagnetism.

    4. Variable electric and magnetic fields over time.
    Faraday's law of electromagnetic induction - Electromotive force and induced electric fields - Displacement current and modification of the Ampere law.

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