Fisica generale ii per ingegneria dell'automazione

LA CARICA

Cariche elettriche. Isolanti e conduttori. Struttura elettrica della materia. La carica fondamentale: l’elettrone. La legge di Coulomb. Sistemi di più cariche. La quantizzazione della carica. La conservazione della carica. Distribuzione di carica uniforme.

IL CAMPO ELETTRICO

Il campo elettrostatico. Le linee di campo elettrostatico. Il campo elettrostatico prodotto da una distribuzione continua di cariche: campo elettrostatico prodotto da un filo indefinito carico, da un anello uniformemente carico, da un disco uniformemente carico, da un piano indefinito carico, campo elettrico tra due armature cariche. Moto di una particella carica in un campo elettrostatico.

POTENZIALE ELETTROSTATICO

Lavoro della forza elettrica. Differenza di potenziale e potenziale elettrostatico. Energia potenziale elettrostatica. Potenziale elettrostatico ed energia potenziale dovuti a cariche puntiforme. Moto di una carica e conservazione dell’energia. Il campo come gradiente del potenziale. Potenziale elettrostatico dovuto a distribuzioni continue di carica: anello carico, disco carico, due piani indefiniti carichi. Superfici equipotenziali. Il rotore del campo elettrostatico. Il dipolo elettrico: campo e potenziale (cenni). Azioni meccaniche su di un dipolo immerso in un campo elettrico uniforme. Dipolo elettrico che oscilla in campo elettrostatico uniforme.

LA LEGGE DI GAUSS

Flusso del campo elettrico. Legge di Gauss. Alcune applicazioni della legge di Gauss. La divergenza del campo elettrostatico: formulazione locale della legge di Gauss per il campo elettrostatico.

CONDUTTORI E DIELETTRICI

Conduttori in equilibrio. Teorema di Coulomb. Conduttore cavo. Schermo elettrostatico. Definizione di Capacità. Condensatori. Calcolo della capacità per un condensatore piano, cilindrico e sferico. Collegamento di condensatori in parallelo e in serie. Energia del campo elettrico immagazzinata in un condensatore carico. Dielettrici. La costante dielettrica. Condensatori con dielettrici. Un modello atomico per il comportamento dei dielettrici in un campo elettrico. La polarizzazione dei dielettrici. Il vettore spostamento elettrico D. Equazioni generali dell’elettrostatica in presenza di dielettrici.

CORRENTE ELETTRICA E RESISTENZA

Conduzione elettrica. La corrente elettrica. Corrente elettrica stazionaria. Legge di Ohm della conduzione elettrica. Resistenza e legge di Ohm per i conduttori metallici. Effetti termici. Potenza ed effetto Joule. Modello classico per la conduzione elettrica in un conduttore. Semiconduttori e superconduttori: cenni. Collegamento di resistori in serie e in parallelo. Forza elettromotrice. Le leggi di Kirchhoff per le reti elettriche. Misure di corrente e di tensione. Circuiti in regime quasi-stazionario: il circuito RC. Analisi energetica del circuito RC: la densità di energia immagazzinata dal campo elettrico.

CAMPI MAGNETICI

Interazione magnetica. Il campo di induzione magnetica. Elettricità e Magnetismo. Forza magnetica su di una carica in moto. Forza magnetica su un conduttore percorso da corrente. Momento meccanico su circuiti piani. Moto di una particella carica in un campo magnetico uniforme. Effetto Hall. Spettrometro di massa. Selettore di velocità.

SORGENTI DEL CAMPO MAGNETICO

Campo magnetico prodotto da una corrente: formula di Laplace. Calcolo del campo magnetico per un filo rettilineo. Legge di Biot-Savart. Calcolo del campo magnetico per una spira circolare., solenoide rettilineo. Forza tra due conduttori paralleli. La legge di Ampere. Forma locale della legge di Ampere. Il solenoide rettilineo indefinito e il solenoide toroidale. Dipolo magnetico costituito da una spira circolare percorsa da corrente. Il Flusso del campo magnetico. La legge di Gauss per il magnetismo. Proprietà magnetiche della materia: diamagnetismo, paramagnetismo e ferromagnetismo. Meccanismi di magnetizzazione e correnti amperiane. Il vettore magnetizzazione. Equazioni generali della magnetostatica in presenza di mezzi magnetizzati.

CAMPI ELETTRICI E MAGNETICI VARIABILI NEL TEMPO

La legge di Faraday dell’induzione elettromagnetica. La legge di Lenz. Origine del campo elettrico indotto e della forza elettromotrice indotta. Applicazione della legge di Faraday. Forza elettromotrici indotte e campo elettrico. Generatore di corrente alternata. Autoinduzione. Induttanza di un solenoide e di un toroide. Il circuito LR. Analisi energetica di un circuito RL: energia magnetica. Induttanza mutua. Energia magnetica di circuiti accoppiati. La corrente di spostamento e la legge di Ampere generalizzata. Le equazioni di Maxwell in forma integrale. Le equazioni di Maxwell in forma differenziale. Equazione di continuità e conservazione della carica elettrica.

OSCILLAZIONI ELETTRICHE. CORRENTI ALTERNATE

Oscillazioni elettriche. Circuito LC. Circuito RLC serie.

ONDE ELETTROMAGNETICHE

Introduzione alle onde elettromagnetiche.