 | | Fisica II
A.A. 2006-2007
per il Corso di Laurea in Informatica
Programma del Corso di Fisica II
Facoltà di Scienze MM. FF. NN.
- Corso di Laurea in Informatica
Anno Accademico 2006-2007
Docente: Prof. Nicola Cavallo
Tipo: Corso fondamentale
Impegno [ore]: lezione: 48, crediti: 6
Scopo del Corso
Il corso si propone di fornire agli studenti i fondamenti
della teoria dell'elettrostatica, del magnetismo e dell'ottica. Nell'ambito
della prima parte prendendo come riferimento l'evoluzione storica si deducono le
leggi fondamentali di Coulomb e di Gauss. In seguito si affrontano gli argomenti
fondamentali del magnetismo descrivendo le leggi di Biot e Savart e di Ampere.
Prerequisiti
Per poter agevolmente seguire il corso si richiede una
conoscenza dei principali concetti dell'Analisi Matematica I, dell'analisi
Matematica II e una adeguata conoscenza dell'intero programma di Fisica I.
Propedeuticità
Fisica I
é propedeutico a Fisica II
Programma del Corso
Parte
I: Elettricità
 | Carica
elettrica: introduzione ai fenomeni elettromagnetici, carica elettrica,
Isolanti e conduttori, Legge di Coulomb, quantizzazione della carica,
conservazione della carica |
| Campi elettrici: cariche e interazioni, concetto e nozione di campo
elettrico, calcolo del campo elettrico, rappresentazione del campo elettrico
tramite linee di forza, campo elettrico generato da una carica puntiforme,
da un dipolo elettrico, da una carica lineare, da un disco carico,
particella carica in un campo elettrico uniforme |
| Legge di Gauss: concetto di flusso di un campo vettoriale,
flusso del campo elettrico, legge di Gauss e rapporto con la legge di
Coulomb, conduttore carico isolato, situazioni di simmetria per
l'applicazione della legge di gauss (cilindrica, piana e sferica) |
| Potenziale elettrico: Energia potenziale elettrica. Potenziale
elettrico. Differenza di potenziale. Relazione tra campo e potenziale
elettrico. Superfici equipotenziali. Esempi di Calcolo del potenziale
elettrico (carica puntiforme, dipolo elettrico, distribuzione di cariche.
Energia potenziale elettrica in presenza di un sistema di cariche
puntiformi, Proprietà elettrostatiche di un conduttore carico isolato. |
| Capacità e dielettrici: Concetto di capacità di un conduttore
singolo, calcolo della capacità elettrica, Condensatori e capacità.
Condensatori in serie e parallelo. Energia elettrostatica. Proprietà
elettrostatiche dei dielettrici. Descrizione molecolare dei dielettrici,
dielettrici e legge di Gauss. |
| Corrente e resistenza: Cariche
in movimento e concetto di corrente elettrica, densità di corrente, resistenza
e legge di Ohm, resistività, legge di Ohm dal
punto di vista microscopico, resistenze in serie e parallelo, concetto di
potenza per i circuiti elettrici, Modello
di Drude per i metalli. Conduzione nei semiconduttori e nei superconduttori. |
| Circuiti
in corrente continua: Forza elettromotrice e resistenza interna di una
batteria. Energia elettrica e potenza. Calcolo dello corrente nel circuito
elementare, differenza di potenziale, circuiti a singola e più maglie,
Leggi di Kirchhoff. Circuiti RC. Amperometri e voltmetri. |
Parte
II: Magnetismo
| Campi
magnetici: Campo magnetico, definizione del vettore induzione
magnetica B. Campi elettrici e magnetici incrociati. Moto circolare di una
carica elettrica. Forza magnetica agente sulle correnti. Momento agente su
una spira e un dipolo percorsi da corrente. |
| Campi
magnetici generati da correnti: campo magnetico generato da una
corrente. Legge di Biot e
Savart. Legge
di Ampere.
e sue applicazioni. Forza agente tra conduttori percorsi da
corrente. Flusso magnetico e legge di Gauss per i campi magnetici. Corrente
di spostamento e modifica della legge di Ampere. |
Parte
III: Dal
silicio al computer
| Atomi,
Molecole e solidi:
Atomi, elettrone, configurazione elettronica dell’atomo, legami tra gli atomi,
stato solido: le strutture
cristalline, struttura elettronica dei solidi, metalli. |
| La fisica
dei semiconduttori:
Proprietà dei semiconduttori, struttura a banda,
ruolo delle impurezze, densità dei portatori di carica, moto dei portatori
di carica, influenza del campo magnetico, fotoconduttività, tecnologie dei
semiconduttori. |
| La
giunzione p-n:
Giunzione p-n, Polarizzazione della giunzione,
diodo, applicazioni della giunzione. |
| Il
transistor:
Il transistor bipolare a giunzione, fisica del
transistor, configurazione a emettitore comune, modi di funzionamento,
transistor ad effetto di campo. |
Parte
IV: La superconduttività
| Proprietà
magnetiche di fili percorsi da correnti e magneti: esperimento
di Orsted, elettromagnetismo e campo magnetico, vettore induzione e
campo magnetico attorno ad un filo rettilineo, esperimento di Ampere,
esperimento di Pohl. |
| Proprietà
magnetiche di bobine percorse da correnti e materiali: campo
di induzione magnetica di una spira percorsa da corrente, solenoide, campi
magnetici microscopici, solenoide con nucleo di vari materiali,
ferromagnetismo, paramagnetismo, diamagnetismo, domini di Wiess, temperatura
di Curie. |
| Induzione
elettromagnetica:
induzione
di una barra in movimento, induzione di un solenoide fermo ed in moto,
esperimento di Faraday, Legge di Lenz, proporzionalità con il flusso, legge
di Faraday, alternatore, generatore, trasformatore. |
| Conduzione
elettrica: .isolanti,
semiconduttori, conduttori, resistenza di materiali diversi, atomo di Litio,
conduttore metallico con differenza di potenziale applicata, moto
dell'elettrone e velocità di drift, legge di Ohm, caratteristiche resistive,
effetto Joule, elettrolisi, |
| Introduzione
alla superconduttività: superconduttori,
materiali superconduttori e dipendenza dalla temperatura, campo magnetico
critico, tipi di superconduttori, coppie di Cooper, fenomeni magnetici dei
superconduttori, levitazione, effetto Meissner. |
| Storia
della superconduttività: cenni
sull'evoluzione storico-scientifica del fenomeno. |
Frequenza al corso
La frequenza al corso non é obbligatoria ma é di importanza
essenziale sia per l'apprendimento dei concetti fondamentali della teoria che
per acquisire la necessaria manualità nella risoluzione degli esercizi.
Esame
L'esame consta di una prova scritta ed una prova orale
riguardanti gli argomenti di elettromagnetismo trattati nel corso delle lezioni.
Testi consigliati
La frequenza al corso non é obbligatoria ma é di importanza
essenziale sia per l'apprendimento dei concetti fondamentali della teoria che
per acquisire la necessaria manualità nella risoluzione degli esercizi.
Esame
L'esame consta di una prova orale, riguardante gli argomenti di elettromagnetismo e ottica
trattati nel corso delle lezioni.
Testi consigliati
David Halliday, Robert Resnick e
Jearl Walker
Edizione a cura di Lanfranco Cicala
Fondamenti di Fisica:
elettrologia, magnetismo, ottica (SESTA EDIZIONE)
Casa Editrice Ambrosiana
Ricevimento degli studenti
Giovedì, ore 10:30-12:00 (Macchia Romana 1° piano, stanza
n.94b)
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Nicola Cavallo
