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Data |
Argomento della lezione |
#ore |
totale ore |
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5/10/2009 |
Introduzione
al
corso.
Introduzione
storica
all'elettromagnetismo
(v.
nota
pdf).
Legge di Coulomb. |
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12/10/2009 |
Costituzione
della
materia:
particelle
cariche
e
neutre.
Discussione
generale
sulla
struttura
matematica
dell'elettromagnetismo:
cariche
elettriche,
quantizzazione
e
conservazione
della carica,
principio di sovrapposizione e linearità della teoria. Cenni
alla ricerca di cariche
frazionarie. Campi scalari e campi vettoriali. Gradiente. Teorema della divergenza. Equazione di continuità. Legge di Fourier per il calore. Laplaciano. Introduzione agli operatori differenziali (divergenza, gradiente, Laplaciano). Equazione del calore (equazione di diffusione). Campo elettrico.(testo di riferimento consigliato: Feynman, cap. 2) |
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14/10/2009 |
Calcolo del
campo
elettrico in due casi ideali importanti: campo elettrico prodotto da un
filo infinito uniformemente carico e campo elettrico di un piano
infinito uniformemente carico. Flusso
del campo elettrico.
Legge di Gauss in forma integrale e forma differenziale. Calcolo del
campo elettrico di un
filo uniformemente carico e di un piano uniformemente carico per mezzo
della legge di Gauss. (testo di riferimento consigliato: Fisica di
Berkeley, Feynman. Nel Feynman questi argomenti sono sparsi nei
capitoli da 3 a 5) |
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19/10/2009 |
Legge
di Gauss ed equilibrio
meccanico delle cariche in un campo elettrostatico. Lavoro fatto per spostare una carica in presenza di forze elettriche: energia potenziale elettrica. Conservatività del campo elettrico e energia potenziale nel caso delle forze elettriche. Funzione potenziale. Equazione di Poisson ed equazione di Laplace. Cenni ai metodi numerici utilizzati per risolvere l'equazione di Laplace. Campo elettrico e differenza di potenziale nel caso di due piastre cariche piane e parallele: condensatori e capacità (testo di riferimento, Feynman, capitoli 3-5). |
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21/10/2009 |
Circuitazione del campo elettrico. Teorema di Stokes. Rotore del campo elettrico nel caso statico. Considerazioni generali su campo elettrico e potenziale all'interno di un conduttore. Potenziale elettrico di alcune configurazioni di carica importanti: carica puntiforme, guscio sferico, la sfera uniformemente carica, filo uniformemente carico. Densità di carica e potenziale sulla superficie di un conduttore. (testo di riferimento, Feynman, capitoli 3-5). | 2 |
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26/10/2009 |
Linee di
forza del campo elettrico, relazione tra
densità delle linee e intensità di campo. Superfici
equipotenziali. Utilizzo del principio di sovrapposizione per ottenere
la soluzione formale dell'equazione di Poisson. Metodi
di
soluzione
dell'equazione
di
Poisson
(parallelo con la
diffusione in un caso stazionario e metodo stocastico). Potenziale
prodotto
da
un
disco uniformemente carico. Condensatore piano. Introduzione al metodo
del rilassamento per la
soluzione dell'equazione di Laplace ed esempio di applicazione agli
effetti di bordo di un condensatore piano (filmato che mostra le
iterazioni successive calcolate in un esempio pratico). Il condensatore
cillindrico. (testo di riferimento: Feynman, cap. 6, Berkeley, sezione
2.5) |
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28/10/2009 |
Utilizzo delle funzioni analitiche per la soluzione di problemi dell'elettrostatica nel caso bidimensionale. Metodo delle immagini: una singola carica di fronte ad una superficie piana di materiale conduttore; una singola carica ed una sfera di materiale conduttore.(Feynman, cap. 6 e 7) | 2 |
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4/11/2009 |
Una
particolare
distribuzione di carica: il dipolo elettrico. Dipolo elettrico di una
distribuzione di
carica arbitraria. Unità di misura della capacità. Esempio di applicazione delle leggi dell'elettrostatica: 1. oscillazioni di plasma, frequenza di plasma. Importanza della frequenza di plasma della ionosfera per la comprensione della propagazione delle onde elettromagnetiche (Feynman, cap. 6 e 7) |
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9/11/2009 |
Esempio
di
applicazione
delle
leggi
dell'elettrostatica:
2.
forze
elettrostatiche
e colloidi.
Introduzione elementare del fattore statistico di Boltzmann per mezzo
del modello di "atmosfera esponenziale". Equazione per il potenziale
elettrico in prossimità di una particella di colloide (eq. di
Debye-Hückel). Soluzione dell'eq. di Debye-Hückel
linearizzata; lunghezza di Debye (v. nota aggiuntiva e Feynman, cap. 7) |
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9/11/2009 (pomeriggio) |
Esempio di
applicazione delle leggi dell'elettrostatica: 3. schermatura
prodotta da una griglia metallia. Effetto di schermatura elettrostatica
di una scatola metallica. Introduzione al calcolo delle
proprietà di schermatura di una griglia metallica:
formulazione
del
problema per mezzo di una
scomposizione in serie di Fourier, e soluzione delle equazioni
differenziali risultanti (v. Feynman, cap. 7). Richiami relativi al
significato dell'energia in meccanica (in preparazione all'introduzione
dell'energia in elettrostatica) (v. nota aggiuntiva). |
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11/11/2009 |
Energia
elettrostatica
immagazzinata in una
sfera uniformemente carica. Derivazione della formula della
densità di energia. Calcolo dell'energia immagazzinata in un
condensatore a facce piane e parallele (v. Feynman, cap. 8).
Applicazione della formula per
l'energia immagazzinata in un condensatore per il calcolo della
dissipazione di energia in una CPU moderna. Introduzione storica all'atomo di Bohr. Relazione di De Broglie. Atomo di Bohr. Ancora sull'atomo idrogenoide di Bohr: raggio di Bohr, livelli energetici, numero quantico principale. Accenni storici alla rilevanza del modello di Bohr nel contesto della nascita della fisica moderna. (v. nota aggiuntiva) |
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16/11/2009 |
Ulteriori
commenti
sul
modello
di
Bohr:
utilizzo
della
dipendenza
da
Z
per l'analisi dei materiali
(cenni qualitativi alle tecniche PIXE). Introduzione ai circuiti
elettrici. Modello fenomenologico della
resistenza elettrica. Legge di Ohm. Resistività dei metalli.
Elementi circuitali. Caratteristica tensione-corrente.
Deviazioni dalla legge di Ohm nelle lampade ad incandescenza (v. nota
aggiuntiva) |
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16/11/2009 (pomeriggio) |
Cenni
alle caratteristiche costruttive delle resistenze elettriche.
Struttura dei multimetri: misure di tensione, corrente, resistenza.
Leggi
di Kirchhoff. Esempi di
circuiti. Alcuni circuiti importanti: resistenze in serie e in
parallelo (v. nota aggiuntiva) |
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18/11/2009 |
Analisi di
circuiti con resistenze in serie e parallelo. Il partitore di tensione.
Potenza dissipata nelle resistenze. Adattamento di impedenza.
Introduzione ai metodi di analisi dati in fisica: istogrammi,
distribuzioni di probabilità, densità di
probabilità. La distribuzione binomiale. La distribuzione
Gaussiana (derivata dalla distribuzione binomiale) (v. nota aggiuntiva) |
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23/11/2009 (lab. dip. di Fisica) |
Preparazione
alle
misure
in
laboratorio.
Cenni
ai
metodi
di
analisi
dei
dati sperimentali: propagazione degli errori. (v. nota
aggiuntiva) Sessione di laboratorio: misura della caratteristica tensione-corrente di una lampada ad incandescenza. |
2 |
28 |
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23/11/2009 (pomeriggio) |
Partitore
di corrente realizzato con resistenze in parallelo. Ponte
di Wheatstone e applicazioni. Alcune applicazioni della teoria dei
circuiti in corrente continua. Rete semiinfinita di resistenze. (v.
nota aggiuntiva sui circuiti). |
1 |
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25/11/2009 |
Esercizi su
circuiti in CC. Elementi non lineari nei
circuiti elettrici (esempio del diodo semiconduttore). Introduzione
semplificata al funzionamento di una giunzione pn e di un diodo
semiconduttore. Discussione generale sulle equazioni con elementi non
lineari. (v. nota aggiuntiva sui circuiti). |
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2/12/2009 |
Campi
elettrici nella materia. Modello elementare di polarizzazione in un
condensatore piano. Il
vettore polarizzazione. I dielettrici. Le
equazioni dell'elettrostatica in presenza di dielettrici. Campi
e forze
con i dielettrici. |
2 |
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| 20 |
9/12/2009 |
Modelli microscopici della polarizzabilità: 1. atomi e molecole non polari; 2. molecole polari. | 2 |
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| 21 |
10/12/2009 |
Campi
elettrici all'interno
dei dielettrici; equazione di Clausius-Mossotti. Energia potenziale di
un dipolo elettrico in un campo elettrostatico. Introduzione al magnetismo. Il campo magnetico. La forza di Lorentz. Moto di una particella carica in campo magnetico. Il vettore densità di corrente. Densità di corrente e corrente elettrica. Equazione di continuità per la densità di corrente e densità di carica. Forza magnetica su una corrente. |
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14/12/2009 |
Effetto
Hall. Il
campo magnetico di una corrente continua. La legge di Ampère. Il
campo
di un filo e il campo interno ad un solenoide. |
2 |
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14/12/2009 (pomeriggio) |
Sessione
di
laboratorio:
verifica
sperimentale
della
legge
di
Ampère. |
1 |
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16/12/2009 |
Il potenziale vettore. Il potenziale vettore di una distribuzione di correnti. Potenziale vettore di un filo e di un solenoide. Il campo di una spira; il dipolo magnetico. La legge di Biot e Savart. | 2 |
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11/1/2010 |
Esercizi
sui
circuiti:
analisi nel dominio del tempo del circuito RC. Analisi di
un'applicazione del circuito RC: l'oscillatore con una lampada al neon
(con dimostrazione in laboratorio). Dimostrazione in laboratorio della
curvatura dell'orbita di una particella carica in campo magnetico
uniforme. |
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13/1/2010 |
Calcolo del
campo magnetico prodotto da un filo rettilineo percorso da corrente per
mezzo del potenziale vettore. Esercizi. |
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15/1/2010 |
Esercizi. |
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