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Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2018/2019
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 083224 - FISICA SPERIMENTALE II
Docente Taroni Paola
Cfu 10.00 Tipo insegnamento Monodisciplinare

Corso di Studi Codice Piano di Studio preventivamente approvato Da (compreso) A (escluso) Insegnamento
Ing Ind - Inf (1 liv.)(ord. 270) - MI (365) INGEGNERIA MATEMATICA*AZZZZ083224 - FISICA SPERIMENTALE II
061385 - FISICA SPERIMENTALE D

Obiettivi dell'insegnamento

L'insegnamento di Fisica Sperimentale II ha i seguenti obiettivi:

- Introdurre i concetti di base dell’Elettromagnetismo e dell’Ottica.

- Fornire le basi culturali indispensabili per interpretare molti fenomeni naturali e per affrontare insegnamenti successivi nei settori della fisica e dell’elettronica.

- Introdurre inoltre all'uso di metodi di applicazione generale per la descrizione quantitativa di problemi di natura scientifica, anche al di fuori dell'elettromagnetismo. In particolare, verrà introdotto il formalismo degli operatori differenziali per descrivere le proprietà dei campi.


Risultati di apprendimento attesi

In seguito al superamento dell’esame:

- Lo studente conosce i principi fisici alla base dei fenomeni menzionati e mostra di aver compreso a fondo le leggi sperimentali che li descrivono ed i limiti di tali descrizioni.

- Lo studente comprende i legami che sussistono tra le grandezze fisiche che descrivono un fenomeno naturale e sa rappresentarli mediante formalismo matematico.

- Lo studente conosce le principali grandezze fisiche impiegate per rappresentare i fenomeni elementari negli ambiti dell’Elettromagnetismo e dell’Ottica, la loro definizione e le rispettive unità di misura nel Sistema Internazionale.

- Lo studente è in grado di comunicare in modo corretto e chiaro le conoscenze acquisite.

 

Lo studente è inoltre capace di applicare le conoscenze di base sopra descritte per:

- Determinare le grandezze fisiche pertinenti alla descrizione di un fenomeno fisico negli ambiti dell’Elettromagnetismo e dell’Ottica, ponendo attenzione al loro carattere scalare o vettoriale, alle dimensioni fisiche e alle relative unità di misura.

- Identificare le leggi fisiche adeguate alla descrizione quantitativa di un fenomeno, ponendo attenzione ai limiti di validità del modello utilizzato.

- Determinare l’evoluzione del fenomeno fisico su scala spaziale e/o temporale risolvendo le equazioni che lo governano ed analizzando criticamente i risultati ottenuti in relazione al loro significato fisico.


Argomenti trattati

1.     Campo elettrostatico

1.1.      Legge di Coulomb e campo elettrostatico

1.2.      Teorema di Gauss, applicazioni e conseguenze

1.3.      Divergenza del campo elettrico

1.4.      Rotore del campo elettrostatico e potenziale elettrostatico

1.5.      Proprietà dei conduttori, induzione elettrostatica

1.6.      Capacità di un conduttore e di un condensatore

1.7.      Energia del campo elettrostatico

1.8.      Fenomenologia dei materiali dielettrici

1.9.      Vettori polarizzazione P e spostamento dielettrico D

1.10.    Interpretazione microscopica dei dielettrici

2.     Corrente elettrica nei conduttori

2.1.      Modello di Drude-Lorentz

2.2.      Resistenza e Legge di Ohm (locale e integrale)

2.3.      Forza elettromotrice

2.4.      Leggi di Kirchoff

3.     Campo magnetostatico

3.1.      Aspetti fenomenologici del campo magnetico

3.2.      Il vettore induzione magnetica B

3.3.      Forze tra circuiti e campo magnetico

3.4.      Forza di Lorentz e moto delle particelle cariche in un campo magnetico

3.5.      Divergenza e rotore del campo magnetico

3.6.      Spira e dipolo magnetico

3.7.      Energia del campo magnetostatico

3.8.      Fenomenologia dei materiali magnetici

4.     Campi elettrici e magnetici lentamente variabili

4.1.      Campo elettrico e magnetico, potenziale elettrostatico e potenziale vettore

4.2.      Campi generati da una carica in moto

4.3.      Induzione elettromagnetica e legge di Faraday-Neumann-Lenz

4.4.      Coefficienti di autoinduzione e di mutua induzione

4.5.      Circuiti LR ed LC: analisi energetica

4.6.      Corrente di spostamento

4.7.      Equazioni di Maxwell nel vuoto

4.8.      Potenziali elettromagnetici, soluzione in assenza di sorgenti

5.     Onde elettromagnetiche

5.1.      Onde in assenza di sorgenti

5.2.      Onde piane

5.3.      Potenziali elettromagnetici e invarianza di gauge

5.4.      Onde in presenza di sorgenti

5.5.      Proprietà delle onde elettromagnetiche: intensità, polarizzazione, velocità di fase e di gruppo

6.     Ottica

6.1.      Riflessione e rifrazione

6.2.      Indice di rifrazione complesso, dispersione e assorbimento

6.3.      Vettore di Poynting, pressione di radiazione

6.4.      Interferenza di due/N sorgenti

6.5.      Principio di Huygens e diffrazione di Fraunhofer

6.6.      Reticolo di diffrazione


Prerequisiti

E' prerequisito essenziale la conoscenza degli elementi di base dell'analisi vettoriale e della trigonometria.

Le nozioni impartite nell'insegnamento di Fisica Sperimentale I, specialmente per quanto riguarda la Meccanica, costituiscono un’importante premessa per la comprensione degli argomenti dell'insegnamento di Fisica Sperimentale II.


Modalità di valutazione

- La verifica della preparazione avviene mediante appelli d’esame che si terranno nelle date stabilite dalla Scuola in Gennaio-Febbraio (2), Giugno-Luglio (2) e Settembre (1).

 

- Durante l'insegnamento verranno anche svolte due prove in itinere non obbligatorie (nelle date stabilite dalla Scuola in Novembre e Gennaio).

La prima prova riguarda i campi statici (argomenti da 1 a 3 nella sezione "Argomenti trattati"). La seconda prova riguarda campi variabili, onde e ottica (argomenti da 4 a 6 nella sezione "Argomenti trattati").

Chi non ha superato la prima prova può sostenere la seconda prova (alla data del primo appello di Gennaio) e recuperare la prima prova alla data del secondo appello di Gennaio-Febbraio.

Chi ha superato la prima prova, ma non la seconda, può recuperare quest’ultima alla data del secondo appello di Gennaio-Febbraio.

L’esito complessivo delle prove viene determinato come media dei voti conseguiti nelle due prove.

Qualora l’insieme delle due prove abbia valutazione sufficiente, lo studente può registrare il voto così conseguito.

 

- La prova scritta (sia nel caso delle prove in itinere che degli appelli d'esame) è costituita da due domande di teoria e due esercizi (che possono avere formulazione letterale o numerica).

Sia le domande di teoria che gli esercizi riguardano gli argomenti trattati a lezione ed esercitazione (vedi "Argomenti trattati") e sono generalmente formulate in più punti, in modo da guidare la soluzione.

La risposta alle domande teoriche richiede la capacità di organizzare e presentare un argomento piuttosto ampio e consente di dimostrare il livello di conoscenza dello stesso. Al termine della domanda teorica può essere richiesta una breve applicazione dell'argomento trattato, per verificare l'effettiva comprensione dello stesso al di là della conoscenza mnemonica.

Nello svolgimento della prova d’esame, lo studente deve:

  • Dimostrare di conoscere i principi, le leggi e i teoremi relativi agli argomenti di Elettromagnetismo ed Ottica trattati nell’Insegnamento e, in particolare, dimostrare di conoscerne i limiti di validità e saperli applicare;
  • Saper giustificare ogni risultato ottenuto in modo sintetico, ma chiaro;
  • Dimostrare competenza nell’impiego del lessico specialistico e garantire sempre la correttezza formale (ad esempio, la corretta indicazione della natura scalare o vettoriale di ogni grandezza utilizzata e della sua unità di misura).

La durata della prova scritta è di 2 ore.

 

- A discrezione del docente o su richiesta dello studente, la valutazione può essere completata da una prova orale. L’eventuale prova orale inizia con la discussione della prova scritta e mira all’accertamento del grado di comprensione degli argomenti previsti dal programma completo dell’insegnamento. L’esito della prova orale facoltativa può essere sia migliorativo che peggiorativo rispetto all’esito della prova scritta.

 

I risultati della valutazione delle prove in itinere, degli appelli e degli eventuali orali saranno pubblicati su Poliself e sulla pagina web del corso (https://beep.metid.polimi.it/). 


Bibliografia
Risorsa bibliografica facoltativaMazzoldi-Nigro-Voci, Fisica, Vol. II, Editore: EdiSES, ISBN: 8879591525
Risorsa bibliografica facoltativaMencuccini-Silvestrini, Fisica II. Elettromagnetismo - Ottica, Editore: Liguori Editore, ISBN: 9788820716332
Risorsa bibliografica facoltativaBobbio-Gatti, Elementi di Elettromagnetismo, Editore: Boringhieri
Risorsa bibliografica facoltativaSette-Bertolotti, Lezioni di fisica Vol. 2, Elettromagnetismo, Ottica, Editore: Eredi V.Veschi
Risorsa bibliografica facoltativaAmaldi-Bizarri-Pizella, Fisica Generale, Editore: Zanichelli
Risorsa bibliografica facoltativaRoller-Blum, Fisica Vol. II, Elettricità, magnetismo, ottica, Editore: Zanichelli

Software utilizzato
Nessun software richiesto

Forme didattiche
Tipo Forma Didattica Ore di attività svolte in aula
(hh:mm)
Ore di studio autonome
(hh:mm)
Lezione
60:00
90:00
Esercitazione
40:00
60:00
Laboratorio Informatico
0:00
0:00
Laboratorio Sperimentale
0:00
0:00
Laboratorio Di Progetto
0:00
0:00
Totale 100:00 150:00

Informazioni in lingua inglese a supporto dell'internazionalizzazione
Insegnamento erogato in lingua Italiano
Disponibilità di libri di testo/bibliografia in lingua inglese
Possibilità di sostenere l'esame in lingua inglese
Disponibilità di supporto didattico in lingua inglese
schedaincarico v. 1.6.9 / 1.6.9
Area Servizi ICT
16/10/2021