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a Ciclo Unico
Scuola di Ingegneria
INGEGNERIA CHIMICA E DEI MATERIALI
Insegnamento
ELEMENTI DI FISICA
INL1000800, A.A. 2017/18

Informazioni valide per gli studenti immatricolati nell'A.A. 2016/17

Principali informazioni sull'insegnamento
Corso di studio Corso di laurea in
INGEGNERIA CHIMICA E DEI MATERIALI
IN1840, ordinamento 2011/12, A.A. 2017/18
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Crediti formativi 6.0
Tipo di valutazione Voto
Denominazione inglese ELEMENTS OF PHYSICS
Sito della struttura didattica http://icm.dii.unipd.it/ingegneria-chimica-e-dei-materiali/
Dipartimento di riferimento Dipartimento di Ingegneria Industriale (DII)
Sito E-Learning https://elearning.unipd.it/dii/course/view.php?idnumber=2017-IN1840-000ZZ-2016-INL1000800-N0
Obbligo di frequenza No
Lingua di erogazione ITALIANO
Sede PADOVA
Corso singolo È possibile iscriversi all'insegnamento come corso singolo
Corso a libera scelta È possibile utilizzare l'insegnamento come corso a libera scelta

Docenti
Responsabile NICOLA POZZOBON FIS/01

Dettaglio crediti formativi
Tipologia Ambito Disciplinare Settore Scientifico-Disciplinare Crediti
AFFINE/INTEGRATIVA Attività formative affini o integrative FIS/01 6.0

Organizzazione dell'insegnamento
Periodo di erogazione Primo semestre
Anno di corso II Anno
Modalità di erogazione frontale

Tipo ore Crediti Ore di
didattica
assistita
Ore Studio
Individuale
ATTIVITÀ DIDATTICHE A PICCOLI GRUPPI 1.0 16 9.0
LEZIONE 5.0 40 85.0

Calendario
Inizio attività didattiche 25/09/2017
Fine attività didattiche 19/01/2018

Commissioni d'esame
Commissione Dal Al Membri
7 A.A. 2017/18 01/10/2017 30/11/2018 POZZOBON NICOLA (Presidente)
MARGONI MARTINO (Membro Effettivo)
ROSSIN ROBERTO (Supplente)
5 A.A. 2016/17 01/10/2016 30/11/2017 MASTROLIA PIERPAOLO (Presidente)
MARGONI MARTINO (Membro Effettivo)
SIMI GABRIELE (Supplente)
SIMONETTO FRANCO (Supplente)

Syllabus
Prerequisiti: Algebra di base, algebra lineare, calcolo vettoriale, geometria euclidea in due e tre dimensioni, trigonometria, calcolo differenziale, calcolo integrale, cinematica e dinamica del punto materiale e del corpo rigido, fluidodinamica elementare, termodinamica, elettrostatica nel vuoto.
Conoscenze e abilita' da acquisire: Obiettivo del corso è l’apprendimento della teoria classica dell’elettromagnetismo. Al termine del corso lo studente dovrà essere in grado di interpretare una vasta gamma di fenomeni elettromagnetici e ottici nel contesto della teoria classica dell’elettromagnetismo, di padroneggiare le relazioni tra le grandezze fisiche in gioco, e di collegare quanto presentato nel corso a fenomeni naturali o aspetti dell’esperienza quotidiana.
Modalita' di esame: L’esame di profitto al termine del corso è comprensivo di:
* una prova scritta;
* una prova orale;
* la frequenza obbligatoria a tre esperienze di laboratorio in piccoli gruppi.

La frequenza a tutte le esperienze di laboratorio è condizione strettamente necessaria al superamento del corso, i contenuti delle esperienze di laboratorio possono essere oggetto di quesiti d'esame.

Sono previste due prove scritte in itinere che possono sostituire l’esame scritto secondo le modalità indicate dal docente in aula.
Criteri di valutazione: Lo studente dovrà dimostrare di aver raggiunto gli obiettivi del corso. In particolare, l’esame non potrà essere considerato superato se lo studente dimostrerà di non avere la necessaria padronanza dei prerequisiti. La suddivisione del punteggio tra i vari quesiti delle prove scritte è indicata nel testo d’esame o, alternativamente, dal docente in sede d’esame.
Contenuti: Struttura elettrica della materia: cenni sulle proprietà elettriche della materia; dielettrici e conduttori.
Richiami di elettrostatica nel vuoto: campi conservativi, potenziale elettrostatico; dipoli elettrici; equazioni di Maxwell per il campo elettrostatico (forma integrale e differenziale); equazioni di Poisson e Laplace; teorema di Coulomb; induzione elettrostatica, capacità; condensatori; energia e densità di energia elettrostatica.
Dielettrici: polarizzazione di un dielettrico; carica di polarizzazione; suscettività elettrica e costante dielettrica; dielettrici nei condensatori; vettore di spostamento elettrico; equazioni di Maxwell per l’elettrostatica nei dielettrici.
Corrente elettrica: conduzione elettrica nei solidi; forza elettromotrice; corrente e densità di corrente elettrica; deriva delle cariche libere; conservazione della carica, equazione di continuità; legge di Ohm; resistenza, resistività, conduttività; effetto Joule.
Circuiti in corrente continua: conduttori ohmici; generatori di f.e.m. e resistenza interna; correnti stazionarie; leggi di Kirchhoff; campo elettromotore; misure elettriche; carica e scarica di un condensatore, circuiti RC.
Campo magnetico: definizione di campo magnetico; forza di Lorentz; forza magnetica su un conduttore percorso da corrente; moto di cariche in campo magnetico; applicazioni: spettrometro di massa, bottiglia magnetica; effetto Hall; sonda di Hall e misura del campo magnetico; momento meccanico su una spira percorsa da corrente; momento magnetico; energia e densità di energia del campo magnetico.
Sorgenti del campo magnetico: campo magnetico prodotto da una corrente; prima legge elementare di Laplace; permeabilità magnetica del vuoto; campo magnetico associato ad una carica in movimento; legge di Biot-Savart; spira circolare percorsa da corrente, analogia con il dipolo elettrico; interazione fra fili percorsi da corrente; equazioni di Maxwell per la magnetostatica (forma integrale e differenziale); teorema di Ampère; solenoide rettilineo infinito e solenoide toroidale.
Proprietà magnetiche della materia: polarizzazione del dipolo magnetico; correnti amperiane nella materia; vettore densità di magnetizzazione; il campo magnetizzante H; suscettività e permeabilità magnetica; equazioni di Maxwell per la magnetostatica in presenza di materia; paramagnetismo, diamagnetismo e ferromagnetismo; ciclo di isteresi di un materiale ferromagnetico; legge di Curie e temperatura critica.
Induzione elettromagnetica: campi magnetici variabili nel tempo; induzione elettromagnetica, leggi di Faraday e Lenz; correnti di Foucault; alternatore; autoinduzione, induttanza, mutua induzione; correnti alternate, circuiti RL e LC; oscillatore ideale.
Equazioni di Maxwell: campi elettrici variabili nel tempo; corrente e densità di corrente di spostamento; legge di Ampere-Maxwell; equazioni di Maxwell nel caso generale.
Onde elettromagnetiche: onde nella materia; soluzione dell’equazione d'onda, velocità di propagazione; caratterizzazione di un’onda: armoniche, numero d’onda, frequenza e lunghezza; onde e.m. nel vuoto; polarizzazione lineare, ellittica e circolare; sorgenti di onde e.m.; onde e.m. nei mezzi materiali: indice di rifrazione; dispersione; energia e intensità dell’onda e.m., vettore di Poynting; pressione di radiazione e quantità di moto dell’onda e.m.
Riflessione, rifrazione e polarizzazione: principio di Huygens; riflessione, rifrazione, riflessione totale interna; coefficienti di Fresnel; polarizzazione per riflessione; dicroismo, birifrangenza.
Interferenza e diffrazione: interferenza di Young; interferenza di più sorgenti; diffrazione; diffrazione di Fraunhofer da una fenditura; reticolo di diffrazione.
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento: Lezioni frontali ed esercitazioni.
Esperienze di laboratorio in piccoli gruppi.
Eventuali indicazioni sui materiali di studio: Sebbene il corso non segua pedissequamente alcun testo, dato il programma e il numero di ore a disposizione, i seguenti titoli presentano adeguatamente gli argomenti trattati nel corso. Ulteriori indicazioni sulle specificità dei testi verranno date durante la prima lezione.

* Zotto, Lo Russo, Sartori: "Fisica Generale: Elettromagnetismo - Ottica”, Edizioni La Dotta
* Mazzoldi, Nigro, Voci: “Fisica - Volume II”, EdiSES oppure Mazzoldi, Nigro, Voci, “Elementi di Fisica - Elettromagnetismo e Ottica”, EdiSES
* Cantatore, Vitale: “Gettys Fisica 2: Elettromagnetismo - Onde - Ottica”, McGraw Hill
* Mencuccini, Silvestrini: “Fisica - Elettromagnetismo e Ottica”, Casa Editrice Ambrosiana
* Serway, Jewett: “Fisica per Scienze ed Ingegneria - Volume II”, EdiSES

* Zotto, Nigro: “Problemi di Fisica Generale: Elettromagnetismo - Ottica”, Edizioni La Dotta
* Mencuccini, Silvestrini: “Esercizi di Fisica - Elettromagnetismo e Ottica”, Casa Editrice Ambrosiana

Le esperienze di laboratorio in piccoli gruppi sono descritte nel seguente volume, che costituisce anche una guida per le attività stesse. Si raccomanda la disponibilità di almeno una copia per ciascun gruppo di lavoro.

* Mazzi, Ronchese, Zotto: "Fisica in Laboratorio”, Società Editrice Esculapio
Testi di riferimento: