Argomenti di Analisi Matematica I_ e II_ e di Fisica Generale I_ della quale bisogna aver superato l'Esame per poter sostenere sia la Prova Scritta che quella Orale.  

Il Corso è suddiviso in 3 parti: ELETTROSTATICA, CIRCUITI ELETTRICI, ELETTROMAGNETISMO;

-la prima parte da una breve introduzione sulla struttura atomica, sulle proprietà delle cariche elettriche, sui modi per elettrizzare enti fisici  e sulle relative interazioni descritte dalla Legge di Coulomb, per poi rivolgere larga attenzione all’analisi di Campi Elettrici prodotti da cariche elettriche statiche puntiformi singole\ doppie\ dipolari o distribuite in sistemi a forma di figure geometriche note mono\ bi\tridimensionali simmetriche e asimmetriche così da passare attraverso le proprietà del Campo Elettrostatico descritte dalla I_e II_ Legge di Maxwell al Potenziale Elettrostatico che viene così calcolato per le varie distribuzioni trattate e per altre generiche mediante le Leggi di Poisson e Laplace  nell’ambito del Problema generale dell’Elettrostatica;

-nella seconda dopo aver descritto dispositivi atti a generare differenze di potenziale come i condensatori, viene definita ed analizzata la corrente elettrica in generale ed in particolare quella continua in fili metallici o dispositivi resistori insieme alle Leggi di Ohm, utilizzate poi insieme alle leggi di Kirchhoff per la risoluzione di circuiti costituiti da batterie_resistori_condensatori collegati sia in serie che parallelo per terminare con un cenno alla superconduttività e alla corrente elettrica in altri materiali come fluidi e semiconduttori;

-nella terza ed ultima parte dopo un breve cenno al Campo Magnetico ed alle sue proprietà (III_Equazione di Maxwell), si illustrano ed analizzano le varie scoperte e leggi riguardanti il legame tra corrente elettrica e Campo Magnetico con conseguente specificazione della sua origine, riformulazione della II_Legge di Maxwell e mutua trasformazione di energia meccanica in elettrica descritta anche mediante il commento di video e\o animazioni interattive disponibili in INTERNET e raffiguranti la produzione reale e\o simulata da motori\dinamo\alternatori; ciò consente di completare la precedente parte dedicata ai circuiti elettrici con la risoluzione di circuiti in corrente alternata formati da generatori_resistori_condensatori_induttori e concludere con la riformulazione della IV_Equazione di Maxwell e la produzione di Onde Elettromagnetiche.

Scopo basilare del Corso è contestualizzare argomenti e relative applicazioni alle esigenze formative rIchieste dal Corso di Studi tralasciando eccessivi formalismi teorici e di contorno a favore di maggiore attenzione agli aspetti tecnico_pratici anche con riferimento al calcolo e all’uso delle unità di misura coinvolte; in tal senso una buona parte del Corso verrà dedicata alla risoluzione di esercizi e problemi semplici e strutturati a varia difficoltà attinenti in particolare al settore tecnico_industriale; in quest’ottica il Corso si propone di:

 

- far conoscere, comprendere e saper descrivere la fondamentale fenomenologia riguardante l’elettrizzazione di un ente fisico anche richiamando le principali caratteristiche della struttura atomica e degli elementi chimici;

-contestualizzare il significato relativo matematico\geometrico\fisico di finito ed infinito, di limitato ed illimitato, l’applicazione di teoremi di trigonometria, il calcolo di derivate\differenziali e integrali così da

-far conoscere genesi, proprietà, caratteristiche, geometria mono-bi-tridimensionale di un Campo Elettrico generato da sistemi statici di cariche positive\negative limitati e\o illimitati determinandone l’espressione generica tenendo conto della sua natura vettoriale, analizzando il suo andamento a distanze finite ed infinite, interpretando la sua divergenza e calcolandone il valore con la dovuta approssimazione;

- contestualizzare conoscenze pregresse su calcolo di integrali di superficie e di volume, far comprendere il significato di divergenza e rotore di un Campo Vettoriale per la riformulazione e specializzazione di leggi differenziali;

-far comprendere il significato di potenziale elettrico e differenza di potenziale ed il relativo legame matematico col Campo Elettrico per determinarne espressione\variazione\valore assoluto in sistemi statici di cariche limitati e\o illimitati già noti derivandolo dai rispettivi Campi Elettrostatici e viceversa ovvero dalla legge di Laplace per la reale comprensione ed applicazione del “Problema Generale dell’Elettrostatica”, nel vuoto e con dielettrici;

-fornire modalità e strategie per saper risolvere problemi di interesse pratico\applicativo relativo al settore industriale quali strutture e configurazioni di cariche nel vuoto e con dielettrico con calcoli rigorosi e stime approssimative esprimendone i risultati con le dovute cifre significative;

-far comprendere il significato di corrente elettrica di cariche positive e negative riferendola al particolare mezzo di conduzione ed al senso di flusso convenzionale e/o effettivo, insieme alle relazioni analitiche che la descrivono;

-contestualizzare determinazione e risoluzione di equazioni differenziali;

-fornire conoscenze\modalità\abilità nell’applicazione delle Leggi di Ohm e Kirchhoff per calcolare le grandezze tipiche di un circuito elettrico sia in corrente continua che alternata ossia valori di forza elettromotrice (f.e.m.)\tensione, corrente elettrica, resistenza\impedenza, capacità, induttanza, potenza dissipata;

-illustrare e far comprendere, anche utilizzando filmati di reali dimostrazioni reperibili in INTERNET, il reciproco legame analitico\matematico\figurativo tra Campo Magnetico e corrente elettrica lineare rettilinea  illimitata e limitata\circolare (spira)\ insieme continuo di spire (bobina o solenoide) limitato ed illimitato, a distanze finite ed infinite con la dovuta approssimazione;

-favorire l’utilizzazione e l’interpretazione delle leggi dell’induzione elettromagnetica per determinare tensioni e correnti indotte in circuiti assegnati analizzando e rappresentando situazione dinamiche;

-far comprendere i meccanismi per la mutua trasformazione di energia meccanica in elettrica anche mediante video e\o animazioni interattive di motori\dinamo\alternatori disponibili in INTERNET motori\dinamo\alternatori;

- sottolineare l’apporto determinante dell’induzione elettromagnetica nella rivoluzione industriale e tecnologica e i vantaggi della tensione alternata per il trasporto di energia elettrica a grandi distanze;

-far comprendere la necessità del passaggio da una situazione generale macroscopica ad una corrispondente  particolare “microscopica” riguardante in particolare le determinazioni delle Equazioni di Maxwell;

- fornire modalità e strategie per saper applicare le relazioni analizzate in Elettromagnetismo alla risoluzione di problemi semplici e strutturati attinenti in particolare al settore applicativo e industriale con calcoli rigorosi e stime approssimative esprimendone i risultati con le dovute cifre significative;

-far comprendere il significato pratico delle grandezze fisiche trattate e delle leggi da esse formulate in considerazione del fatto che si tratta di grandezze astratte visibili non direttamente ma attraverso  effetti micro\macroscopici, misure, strumenti ed apparecchiature oppure dimostrazioni in filmati di reali esperimenti e\o animazioni reperibili in INTERNET.

 

Per tutto questo è fortemente consigliata la frequenza delle Lezioni.

Lezione frontale tradizionale comprensiva di argomenti teorici e corrispondenti applicazioni pratiche come risoluzione di esercizi e problemi anche in forma guidata e\o collaborativa, visione commentata di filmati e\o animazioni simulate riguardanti contenuti fenomenologici e tecnici; previo accordo, in preparazione alle Prove Scritte sono previste esercitazioni in Aula o interventi "on-line" telematici anche su strutture "di gruppo" valide come ore di Ricevimento Studenti.   

Propedeuticità Fisica I_ , si consiglia anche la frequenza di Analisi Matematica I_ e II_;

Prova Scritta (max 15/30 e plus per lode) e Prova Orale (max 15/30 e plus per lode); ai fini del voto finale può essere considerato il miglior voto della Prova Scritta nell'ambito della stessa Sessione. 

riportati con specifiche ed aggiornamenti sulle pagine istituzionali

I_parte ELETTROSTATICA.

Struttura atomica, carica elettrica elementare; quantizzazione , conservazione  e sovrapposizione della carica elettrica; vari tipi di elettrizzazione; Forza Elettrica e Legge di Coulomb nel vuoto e nella materia; definizione,  rappresentazione grafica ed espressione matematica  del Campo Elettrico statico generata da: una carica puntiforme, due cariche puntiformi omopolari ed eteropolari (dipolo), sistemi granulari geometrici bi\tridimensionali e continui di cariche a densità uniforme lineare\superficiale\volumetrica, distribuzione uniformi illimitate e limitate, lineari, curve, circolari chiuse ad anello,  superficiali piane sottili o spesse singole\doppie\dipolari, a disco, superficiali cilindriche  singole\doppie\dipolari, superficiali sferiche singole\doppie\dipolari, volumetriche  cilindriche  piene e cave, volumetriche sferiche piene e cave, guscio sferico, calotta sferica, superficie piana conduttrice limitata ed illimitata, espresso senza (ove possibile) o con il Calcolo del Flusso ed il Teorema di Gauss, o mediante il “metodo delle immagini”;Teorema della Divergenza e I_Equazione di Maxwell (valida per Campi Elettrici statici\generici\variabili ); Campo Elettrico nella materia con Polarizzazione e divergenza; Lavoro di Forza Elettrica in Campo Elettrico, circuitazione del Campo Elettrico e carattere conservativo di Forza e Campo Elettrico, rotore\ teorema di Stokes \ II_Equazione di Maxwell (valida per Campi Elettrici statici);  Potenziale  Elettrico, differenza di potenziale e  relazione col Campo Elettrico,  Problema Generale dell’Elettrostatica ed Equazione di Poisson e di Laplace, Espressione del Potenziale Elettrico mediante il Campo Elettrico già espresso e generato da alcune rilevanti distribuzioni\sistemi\configurazioni  di cariche elettriche.

 

II_parte: CIRCUITI ELETTRICI.

Capacità Elettrica di un conduttore, Condensatore elettrico: caratteristiche, forma e proprietà; Sistemi di condensatori; Definizione\ Espressione\Tipologia della Corrente elettrica, intensità e densità, legame col Campo Elettrico, corrente di spostamento, Forza elettromotrice, generatori di tensione (pila di Volta), Resistenza elettrica, I_e II_Legge di Ohm, Sistemi di Resistenze Elettriche, Nodi e Maglie, I_ e II_ Legge di Kirchhoff, Risoluzione di Circuiti elettrici a corrente continua, Scarica e Carica di un Condensatore e Circuito RC, Cenni a Correnti elettriche in conduttori “non-ohmici” (fluidi e semiconduttori), Superconduttività. (*)

                                                                                                                                            

III_parte: ELETTROMAGNETISMO.

Campo Magnetico statico e principali caratteristiche, divergenza e III_Equazione di Maxwell (valida per Campi Magnetici statici\generici\variabili); Scoperta di Oersted e legame tra Corrente Elettrica e Campo Magnetico; Campo Magnetico generato da una corrente elettrica lineare rettilinea: illimitata Legge di Biot\Savart e limitata  I_Legge elementare di Laplace, al centro e sull’asse di una corrente circolare (spira), in un insieme continuo di spire (bobina o solenoide) limitato ed illimitato; Origine e Natura del Magnetismo: materiali diamagnetici, paramagnetici e ferromagnetici; Elettromagneti; Circuitazione del Campo Magnetostatico con rotore e Teorema di Ampère (IV_Equazione di Maxwell, valida per Campi Magnetici statici), Legge di Ampère e II_Legge elementare di Laplace, Legge di Lorentz, trasformazione di Energia Meccanica in Energia Elettrica: Dinamo in corrente continua e corrente alternata;  Induzione Elettromagnetica e Legge di Faraday\Neumann\Lenz, II_ Equazione di Maxwell  valida per il Campo ElettroMagnetico (Campi Elettrici  e Magnetici generici\variabili), autoinduzione e Induttanza; trasformazione di Energia Elettrica in Energia Meccanica: Cenni su Motore elettrico e Alternatore,(*) Corrente elettrica alternata, impedenza  e risoluzione di circuiti RCL a corrente alternata; IV_ Equazione di Maxwell  per il Campo ElettroMagnetico (Campi Elettrici e Magnetici generici\variabili) e Cenni su Onde Elettromagnetiche.

 

Tutti gli Argomenti sono trattati riguardo sia all’aspetto teorico che a quello pratico\applicativo con esercizi e problemi.

Testi di riferimento:

- Guerriero:  LEZIONI DI ELETTROMAGNETISMO, Adriatica Editrice Bari 1997;

- Focardi\Massa\Uguzzoni: FISICA GENERALE: ELETTROMAGNETISMO, Casa Editrice Ambrosiana Milano 2003;

- Mencuccini\Silvestrini: ELETTROMAGNETISMO E OTTICA, Casa Editrice Ambrosiana Milano 2019;

- Walker\ Halliday\Resnick: FONDAMENTI DI FISICA: ELETTROLOGIA, MAGNETISMO, OTTICA, Casa Editrice Ambrosiana VII_ed.  Milano 2019;

- Ghidini\Mitrotta: PROBLEMI DI ELETTROMAGNETISMO, Adriatica Editrice Bari 1969;

 Testi ausiliari:

- Bruno\D’Agostino\Santoro: ESERCIZI DI FISICA: ELETTROMAGNETISMO, Casa Editrice Ambrosiana Milano 2008;

- Nigro\Voci: PROBLEMI DI FISICA GENERALE: ELETTROMAGNETISMO E OTTICA, Edizioni Libreria Cortina Padova 1991.

 

E' comunque preferibile seguire le Lezioni del Docente che rielaborano con uniformità di linguaggio e simbolismo i vari argomenti trattati nei Testi elencati con le dovute specificità, semplificazioni e caratterizzazioni richieste dalle esigenze dell'Insegnamento.