Fisica II

Elettrostatica nel vuoto e nei mezzi conduttori
Il corso introduce l'elettrostatica nel vuoto analizzando i fenomeni di elettrizzazione, l'induzione e la legge di Coulomb in forma vettoriale. Viene definito il campo elettrico per cariche puntiformi, distribuzioni discrete con il principio di sovrapposizione e per il dipolo elettrico. Lo studio si estende alle distribuzioni continue di carica (lineari, superficiali, volumetriche). Si introduce il flusso elettrico, dimostrando e applicando il teorema di Gauss a sfere e fili. Tramite l'operatore Nabla si definiscono gradiente, divergenza e rotore, giungendo alla divergenza del campo come prima equazione di Maxwell. Vengono trattati il lavoro elettrico, l'energia potenziale e il potenziale elettrico, inteso anche come gradiente del potenziale. Si analizzano poi le superfici equipotenziali, il rotore del campo, le proprietà energetiche del dipolo e il comportamento dei conduttori, inclusi lo schermo elettrostatico e i conduttori cavi. Saranno studiati la capacità nei condensatori piani e sferici, i collegamenti in serie e parallelo, la densità di energia e l'effetto dei dielettrici.
Corrente elettrica stazionaria e circuiti
Questa parte analizza la corrente elettrica, i meccanismi microscopici di conduzione e i generatori di forza elettromotrice. Vengono sviluppate le leggi di Ohm, la resistenza, l'effetto Joule, la potenza elettrica e i collegamenti di resistori in serie e parallelo. Viene inoltre studiato il regime transitorio di carica e scarica di un condensatore attraverso un resistore.
Magnetismo e induzione elettromagnetica
L'ultima sezione tratta il campo magnetico e le sue linee di forza, approfondendo il moto di una carica tramite la forza di Lorentz. Si analizzano le forze esercitate su conduttori percorsi da corrente e i momenti meccanici sui circuiti piani. Lo studio delle sorgenti del campo magnetico avviene tramite la prima legge di Laplace e la legge di Biot-Savart per un filo infinito. Il modulo si conclude con la legge di Gauss per il magnetismo (seconda equazione di Maxwell) e la legge di Faraday-Neumann-Lenz per i fenomeni di induzione elettromagnetica.

Per poter frequentare con successo il corso di Fisica 2 è indispensabile aver già acquisito le conoscenze fornite dal corso di Fisica 1. Gli studenti devono possedere una solida padronanza dei concetti fondamentali della meccanica, con particolare riferimento alla cinematica per la descrizione del moto, ai tre principi della dinamica e alla legge fondamentale della forza, ai momenti delle forze, al momento angolare e alle equazioni del moto. A queste competenze fisiche si deve affiancare una robusta preparazione matematica, che include il calcolo algebrico elementare, la geometria euclidea e la geometria analitica per la rappresentazione di rette e curve nel piano cartesiano. È inoltre richiesta una perfetta padronanza della trigonometria per la scomposizione dei vettori e l'applicazione delle relazioni geometriche nei problemi, insieme alla conoscenza degli elementi base del calcolo infinitesimale, nello specifico i concetti di limite, di derivata e le nozioni di calcolo integrale, fondamentali per operare con le distribuzioni continue e gli operatori differenziali.

1) Fisica per Scienze e Ingegneria volume II, Raymond A. Serway, John W. Jewett, Jr., EdiSES editrice

2) Elementi di Fisica - Elettromagnetismo ed Onde, P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, EdiSES editrice

Le lezioni e le esercitazioni in aula si svolgeranno esclusivamente attraverso l'utilizzo della lavagna. Questa metodologia didattica tradizionale è strutturata per favorire un apprendimento progressivo, permettendo agli studenti di seguire passo dopo passo lo sviluppo matematico dei teoremi, la derivazione analitica delle formule e la scomposizione geometrica dei problemi di elettrostatica e magnetismo nel rispetto dei tempi naturali di assimilazione della materia.

La frequenza del corso è regolata dalle norme generali del Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica. Le lezioni e le esercitazioni si svolgono ordinariamente in presenza. Tuttavia, gli studenti che si trovano in condizioni particolari o presentano specifiche necessità possono richiedere di seguire le lezioni da remoto, inoltrando formale richiesta agli uffici competenti secondo le procedure di Ateneo. Pur nel rispetto di tali modalità inclusive, la presenza continuativa in aula è caldamente raccomandata per tutti coloro che non hanno impedimenti, data la natura della didattica tradizionale alla lavagna, che richiede la partecipazione attiva dello studente nella stesura guidata degli appunti e nel seguire lo sviluppo analitico dei problemi e delle formule in tempo reale.

Le modalità di valutazione delle conoscenze prevedono il superamento di una prova scritta, incentrata sulla risoluzione di esercizi numerici e analitici che verteranno in modo esaustivo su tutti gli argomenti trattati nel programma del corso. Al superamento dello scritto, la valutazione può essere integrata da una successiva prova orale, anch'essa estesa all'intero programma, finalizzata a verificare la corretta assimilazione dei principi teorici, la padronanza del formalismo matematico e la capacità di applicare i concetti fisici a problemi specifici.