GENERAL PHYSICS
Course contents
Forza elettrostratica: legge di Coulomb. Il campo elettrico. Flusso e circuitazione di un campo vettoriale. Legge di Gauss per campo elettrico. Carattere conservativo del campo elettrostatico: potenziale elettrico. Dipolo elettrico e approssimazione di dipolo. Elettrostatica dei conduttori. Capacità elettrica e condensatori, sistemi di condensatori. Densità di energia del campo elettrico. Materiali dielettrici: polarizzazione e costante dielettrica; origine microscopica della polarizzazione dielettrica. Corrente elettrica ed equazione di continuità per la carica; corrente stazionaria. Leggi di Ohm e resistenza elettrica. Reti di resistori, resistenza equivalente. Circuiti in corrente continua: leggi di Kirchhoff. Definizione di campo magnetico: forza di Lorentz. Moto di cariche in campi magnetici. Forza magnetica su un filo rettilineo percorso da corrente. Magnetostatica nel vuoto: legge di Biot-Savart, legge di Ampere, legge di Gauss per il campo magnetico. Dipolo magnetico, analogia con il corrispettivo elettrico. Magnetostatica nella materia: magnetizzazione, cenni a modelli microscopici per il momento magnetico della materia. Classificazione dei materiali magnetici: diamagnetismo, paramagnetismo e ferromagnetismo. Induzione elettromagnetica: legge di Faraday-Lenz e sue applicazioni, casi riconducibii al moto e alla forza di Lorentz. F.e.m. indotta da campi magnetici variabili: coefficienti di auto- e mutua induzione, trasformatori. Densità di energia del campo magnetico. Oscillatore LC. Corrente alternata: rappresentazione fasoriale di tensione e corrente, impedenza di un circuito; circuiti RC, RL, RLC. Campi elettrici variabili: corrente di spostamento, legge di Ampere-Maxwell. Richiami di cinematica delle onde, equazione delle onde in una dimensione. Le equazioni di Maxwell nel vuoto. Soluzioni di tipo onda piana dalle equazioni di Maxwell. Intensità e quantità di moto delle onde elettromagnetiche, vettore di Poynting. Spettro elettromagnetico.
Electrostatic force, Coulomb's law. Electric field. Flux and circulation of a vector field. Gauss' law for the electric field. Conservative nature of the electrostatic field: electric potential. Electric dipoles and the dipole approximation. Electrostatics of conductors. Electric capacitance and capacitors, capacitor networks. Energy density of the electric field. Dielectric materials: electric polarization and dielectric constant; microscopic mechanisms for the the dielectric polarization. Electric current and continuity equation for charge; steady current. Ohm's laws and electrical resistance. Resistor networks, equivalent resistance. Direct-current circuits: Kirchhoff's laws. Magnetic field definition: Lorentz force. Motion of a charge in a magnetic field. Magnetic force on a straight wire carrying current. Magnetostatics in vacuum: Biot-Savart's law, Ampere's law, Gauss' law for magnetic field. Magnetic dipole, analogy with its electric counterpart. Magnetostatics in materials: magnetization, microscopic models accounting for a resultant magnetic moment in the matter (hints). Classification of magnetic materials: dia-, para-, and ferro-magnetism. Electromagnetic induction: Faraday-Lenz's laws and its applications; cases that can be traced back to motion and Lorentz force. Induced e.m.f. by time-dependent magnetic fields: auto- e mutual induction coefficients, transformers. Energy density of magnetic field. LC oscillating circuit. Alternate current: phasor representation of voltage and current, impedance of a circuit; RC, RL, RLC circuits. Time-dependent electric fields: displacement current, Ampere-Maxwell's law. Kinematics of waves, d'Alembert's wave equation in one dimension (recall). Maxwell's equations in vacuum. Plane-wave solutions of Maxwell's equations. Intensity and momentum of electromagnetic waves, Poynting vector. Electromagnetic spectrum.
