Lezioni

aa2020-2021 Fisica Generale 2 (modulo A), CdL Matematica

Lezione 1, lunedì 28 Sep 2020

Introduzione, legge di Coulomb

Introduzione al corso.

Legge di Coulomb e carica elettrica. Unita'

Campo elettrico

Principio di sovrapposizione, espressioni generali del campo elettrico prodotto da una distribuzione qualunque di carica statica.

Lezione 2, martedì 29 Sep 2020

Campi e calcolo vettoriale - cenni

Sistemi di coordinate cartesiane, cilindriche, sferiche;

Elementi di linea, superficie e volume;

Campi scalari, rappresentazione di campi dipendenti dalla posizione nello spazio tridimensionale, superfici di livello; Campi vettoriali e loro rappresentazioni;

Gradiente di una funzione scalare; sua interpretazione geometrica e teorema del gradiente

Buche, sorgenti e rotazioni; campi solenoidali e campi irrotazionali;

Operatori divergenza e rotore; interpretazione geometrica e dimostrazione dell'espressione in coordinate cartesiane.

Lezione 3, lunedì 5 Ott 2020

Campi e calcolo vettoriale - cenni

Gradiente di una funzione scalare; sua interpretazione geometrica e teorema del gradiente

Buche, sorgenti e rotazioni; campi solenoidali e campi irrotazionali;

Operatori divergenza e rotore; interpretazione geometrica e dimostrazione dell'espressione in coordinate cartesiane.

Teorema di Stokes e teorema della divergenza.

Operatore Laplaciano.

Relazione tra i vari operatori.

Esercitazioni

Fonti raccomandate su campi e calcolo vettoriale (lezione 1,2 e 3):

Amaldi cap. 1 e 2 e MIT cap 1.

Links:

Nykamp DQ, “Vector field overview.” From Math Insight. http://mathinsight.org/vector_field_overview


Lezione 4, martedì 6 Ott 2020

Il potenziale elettrostatico e l'energia elettrostatica di un sistema discreto o continuo di carica

Il potenziale elettrostatico associato al campo Coulombiano; significato fisico, energia potenziale di una carica puntiforme unitaria. Principio di sovrapposizione per il potenziale, espressione generale del potenziale in in un punto dello spazio in funzione della distribuzione di carica delle sorgenti.

Energia elettrostatica di un sistema di N cariche puntiformi ed estensione al caso continuo.

Lezione 5, lunedì 12 Ott 2020

Calcolo del campo elettrostatico e del potenziale elettrostatico generati da distribuzioni continue di cariche

Barretta filiforme di lunghezza finita (campo e potenziale nei punti del piano mediano); Anello e disco (campo e potenziale nei punti dell'asse). Limite del campo e potenziale a grandi distanze dalla distribuzione di sorgente.

Lezione 6, martedì 13 Ott 2020

Legge di Gauss

Dimostrazione della legge di Gauss per il campo elettrostatico Coulombiano; forma differenziale della legge di Gauss.

Lezione 7, lunedì 19 Ott 2020

Calcolo del campo E da distribuzioni simmetriche con Legge di Gauss

Campo da sfera uniforme, distribuzione sferica superficiale, cilindro infinito unif. carico

Densita' volumetrica di carica associata al campo elettrico

Lezione 8, martedì 20 Ott 2020

Singolarita' e discontinuita' del campo elettrico, dipolo elettrico

Teorema di Coulomb; Campo elettrico localmente coulombiano e sorgenti puntiformi.

Dipolo elettrico: potenziale e campo di dipolo, forza e momento delle forze su un dipolo ed energia potenziale del dipolo in campo elettrico

Lezione 9, lunedì 26 Ott 2020

Sviluppo in serie di multipoli. Esperimento di Millikan e di Rutherford

Sviluppo in serie di multipoli del potenziale elettrostatico. Esperimento di Millikan e di Rutherford

Lezione 10, martedì 27 Ott 2020

Conduttori all'equilibrio elettrostatico

Proprieta' generali microscopiche dei conduttori ed equilibrio elettrostatico. Relazione tra campo elettrico e carica sulla superficie di un conduttore. Induzione elettrostatica. Conduttori con cavita'; carica puntiforme all'intero della cavita'. Sistemi di conduttori e problema generale dell'elettrostatica. Problema di Dirichlet, Neumann e misto. Unicita' della soluzione e metodo delle cariche immagine. Schermo elettrostatico. Esempi: carica puntiforme e piano conduttore infinito a potenziale nullo; stefa conduttrice e caica puntiforme.

Lezione 11, lunedì 2 Nov 2020

Metodo delle cariche immagine. Energia di un sistema do conduttori.

Piano conduttore a potenziale nullo e carica puntiforme; Sfera conduttrice a potenziale nullo o fissato o a carica nota e carica puntiforme; Sfera conduttrice in un campo elettrico uniforme; Sistemi di n conduttori: coefficienti di potenziale e di capacita'. Energia elettrostatica di un sistema di conduttori.

Lezione 12, martedì 3 Nov 2020

Condensatori

Capacita' di una coppia di conduttori: definizione e relazione con i coefficienti di potenziale. Energia elettrostatica di un sistema di conduttori; energia elettrostatica immagazzinata in un condensatore. Condensatore sferico, piano e cilindrico.

Lezione 20, martedì 1 Dic 2020

Legge di Ampere

Legge di Ampere e sua applicazione per il calcolo del campo magnetico

Esercitazione - 1, venerdì 6 Nov 2020

Legge di Gauss, applicazione per il calcolo del campo elettrico


Lezione 13, lunedì 9 Nov 2020

Corrente elettrica

Introduzione della corrente elettrica e della densita' di corrente. Modello di conduzione di Drude, e legge di Ohm

Lezione 14, martedì 10 Nov 2020

Esercizi

Esercizi su potenziale elettrostatico e campo elettrico da distribuzioni note di cariche su isolanti o in presenza di conduttori; Distribuzione delle cariche sorgenti dal potenziale elettrostatico; Condensatori.

Esercitazione 2, venerdì 13 Nov 2020

Esercizi

Esercizi su potenziale elettrostatico e campo elettrico da distribuzioni note di cariche su isolanti o in presenza di conduttori; Distribuzione delle cariche sorgenti dal potenziale elettrostatico; Condensatori.

Lezione 15, lunedì 16 Nov 2020

Circuiti elettrici con generatori di corrente continua.

Densita' di corrente e corrente elettrica; modello di conduzione di Drude e legge di Ohm; Legge di continuita', regime di corrente stazionaria. Potenza per unita' di volume dissipata in presenza di una densita' di corrente e potenza erogata (il caso di un conduttore filiforme). Resistori in serie e parallelo. Circuiti elettrici.

Lezione 16, venerdì 20 Nov 2020

Leggi di Kirchhoff

Leggi di Kirchhoff e metodo delle maglie (correnti fittizie).

Lezione 17, lunedì 23 Nov 2020

Circuiti di carica e scarica di un condensatore

Circuito di carica e scarica di un condensatore, bilancio energetico; comportamento asintotico di un circuito generico con condensatori (in presenza di generatori di f.e.m. continua). Esercizi su circuiti

Lezione 18, martedì 24 Nov 2020

Definizione operativa di carica elettrica in movimento, Fenomeni magnetici

Legge di Gauss per la definizione di carica elettrica in movimento; invarianza relativistica della carica elettrica; Campo elettrico prodotto da una carica elettrica in moto rettilineo uniforme. Fenomeni magnetici, campo megnetico e forza di Lorentz.

Lezione 19, lunedì 30 Nov 2020

Formule di Laplace, legge di Biot Savard, equivalenza tra spire percorse da corrente e dipoli magnetici

Campo magnetico prodotto da un filo infinito percorso da corrente, campo magnetico sull'asse di una spira circolare percorsa da corrente, campo magnetici sull'asse di un solenoide di lunghezza finita. Equivalenza di spire e momenti di dipolo magnetico.

Esercitazione 3, venerdì 4 Dic 2020 (rimandata a lunedì 7 ore 15:00)

Esercizi

Calcolo del campo magnetico prodotto da distribuzioni di corrente (con l'utilizzo della legge di Ampere se è possibile identificare simmetrie utili del sistema di sorgenti, altrimenti con la 2a formula di Laplace); calcolo della forza determinata da campi magnetici su spire percorse da corrente o su dipoli magnetici o su cariche puntiformi in moto. Moto di una carica puntiforme in campo magnetico uniforme. Circuiti elettrici con generatori di tensione continua, con e senza condensatori.

Si veda nella pagina http://www.dmf.unisalento.it/~spagnolo/FisicaGeneraleII_Matematica_2018-19.htm il link alla raccolta di problemi proposti nelle prove scritte di Fisica Generale 2

Lezione 21, lunedì 7 Dic 2020

Equazioni del potenziale vettore, invarianza di Gauge, coefficienti di mutua induzione

Equazioni del potenziale vettore, invarianza di Gauge, coefficienti di mutua induzione

Esercitazione 4, lunedì 14 Dic 2020

Esercizi

Calcolo di campi magnetici con l'applicazione della legge di Laplace, esercizio sui coefficienti di mutua induzione

Esercitazione 5, martedì 15 Dic 2020

Esercizi

Moto di una carica puntiforme in campo magnetico uniforme; calcolo del potenziale vettore prodotto da un solenoide infinito; circuiti elettrici; campo elettrico da una carica puntiforme in moto rettilineo uniforme. Sfera conduttrice in un campo elettrico uniforme.