ITALIANO

Lo studente acquisirà familiarità e conoscenza con argomenti concernenti l’elettrostatica, la corrente elettrica, la magnetostatica, i campi elettrici e magnetici variabili nel tempo, le equazioni di Maxwell e l’ottica geometrica. Saranno inoltre fornite conoscenze pratiche sulle misure di laboratorio inerenti i circuiti RC e le misure di resistenze con il metodo voltamperometrico.

SERWAY, JEWETT, Principi di Fisica. Edises

Lo studente acquisirà familiarità e conoscenza con argomenti concernenti la fisica delle particelle cariche in quiete ed in moto. Saranno forniti gli ingredienti necessari ad applicare il metodo scientifico utili alla progettazione di esperimenti. Saranno inoltre fornite conoscenze pratiche sulle misure di laboratorio inerenti agli argomenti trattati nel corso che contribuiranno allo sviluppo dell’autonomia di giudizio. La possibile interazione delle nozioni apprese in esercizi complessi contribuirà allo sviluppo della capacità di apprendimento

Buona conoscenza dei principi fondamentali della matematica di base e dei principali argomenti affrontati durante il corso di Fisica 1.

La somministrazione del corso avverrà attraverso un blocco di lezioni teoriche quantificabile in 6 CFU, un blocco di esercitazioni numeriche pari a 1 CFU ed uno di laboratorio pari ad 1 CFU.

Le modalità di verifica dell’apprendimento comprendono: una parte scritta da svolgersi attraverso la somministrazione di prove scritte anche in modalità intercorso che corrispondono al 40% della valutazione finale; una parte di elaborazione di dati sperimentali (laboratoriali) che concorrerà al 10% della valutazione finale; una parte orale concorrente al 50% della valutazione finale.

Saranno rese disponibili i materiali del corso attraverso piattaforma e-learning/TEAMS

1. Elettrostatica
Carica elettrica e materia - Isolanti e conduttori – Induzione elettrostatica - Legge di Coulomb – Quantizzazione e conservazione della carica elettrica - Campo elettrico e suo calcolo - Linee di forza – Principio di sovrapposizione – Il dipolo elettrico – Campo elettrico di un dipolo – Densità di carica lineare, superficiale e di volume - Flusso del campo elettrico - Legge di Gauss Applicazioni e conseguenze delle legge di Gauss - Il potenziale elettrico – La differenza di potenziale – Relazione tra campo e potenziale elettrico – Superfici equipotenziali – Energia potenziale elettrostatica – Dipolo elettrico - Azione di un campo elettrico su un dipolo - Proprietà elettrostatiche di un conduttore – Condensatori e capacità Collegamento di condensatori in serie e in parallelo Energia del campo elettrostatico – Cenni sulle proprietà elettrostatiche dei dielettrici.

2. Corrente elettrica
ll flusso della carica – La resistenza e la legge di Ohm – Modello di conduzione nei metalli Resistori in serie e in parallelo – Amperometri e voltmetri - Forza elettromotrice e resistenza interna di una batteria – Energia elettrica e potenza - Le leggi di Kirchhoff - Legge di Joule - Carica e scarica di un condensatore - Circuito RC.

3. Magnetostatica
Il campo magnetico – Linee di forza del campo magnetico - Forza di Lorentz - Forza su un conduttore percorso da corrente – Momento agente su una spira percorsa da corrente - Moto di particelle cariche in presenza di campi elettrici e magnetici – Il ciclotrone – Lo spettrometro di massa - Legge di Biot e Savart – Leggi elementari di Laplace - Legge di Ampere e sue applicazioni – Equivalenza spira/dipolo magnetico - Forza agente fra conduttori percorsi da corrente – Definizione di Ampere - Il flusso magnetico e la legge di Gauss per i campi magnetici - Solenoide e toroide – Cenni sul magnetismo nella materia – Il diamagnetismo – Il paramagnetismo – Il ferromagnetismo.

4. Campi elettrici e magnetici variabili nel tempo.
Legge di Faraday dell'induzione elettromagnetica – Forza elettromotrice e campi elettrici indotti – Forze elettromotrici autoindotte e induttanza – Mutua induttanza – Energia immagazzinata dal campo magnetico – Densità di energia - Corrente di spostamento e modifica della legge di Ampere.

5. Ottica geometrica
Riflessione e rifrazione della luce: Leggi di Snell – Raggio di luce – Indice di rifrazione di un mezzo - Formazione delle immagini in strumenti semplici: l’approssimazione parassiale – Specchio piano - Specchio sferico - Lente sottile: distanza focale e ingrandimento – Strumenti ottici: lente d’ingrandimento, microscopio composto, cannocchiale.

6. Strumentazione ed esercitazioni in laboratorio
Richiami sulle caratteristiche degli strumenti di misura: prontezza, portata, soglia, sensibilità, precisione - Misure dirette ed indirette – Tecniche di raccolta, analisi e discussione dei dati sperimentali - Misure di correnti continue: amperometri - Misure di tensioni continue: voltmetri amperometrici - Misure di resistenze: metodo volt-amperometrico

Italian

The student will be driven to acquire knowledge with the following arguments: electrostatics, electric current, magnetostatics, time dependent electric and magnetic fields, Maxwell's equations and geometric optics. He/She will also gain practical knowledge on laboratory experiments related to RC circuits and resistances measurements.

SERWAY, JEWETT, Principi di Fisica. Edises

The student will acquire the knowledge of the main issues characterizing the Physics of charged particles both in static and in dynamic conditions. The student will acquire a knowledge about the design of experiments based onto the scientific method application. Practical laboratory experiences regarding the main arguments of the course will be performed contributing to the judgment autonomy development. The possible interaction of the concepts learned when applied to the study of complex exercises will contribute to the development of learning skills.

Good knowledge of the fundamental principles of mathematics and the main arguments afforded in the Physics 1 course.

The course will be administered through a block of theoretical lessons that can be quantified in 6 CFU (ECTS), a block of numerical exercises equal to 1 CFU (ECTS) and a laboratory one corresponding to 1 CFU (ECTS).

Procedures for effective learning evaluation include: a written part to be carried out by means of written tests also in an inter-course covering to 40% of the final evaluation; a part of experimental data processing (laboratory) that will contribute to 10% of the final evaluation; an oral part contributing to 50% of the final evaluation.

Course materials will be readily shared with students by means of e-leanring/TEAMS packages

1. Electrostatics
Electric charge and matter - Insulators and conductors - Electrostatic induction - Coulomb's law - Quantization and conservation of the electric charge – Electrostatic field and its calculation - Lines of force - Principle of overlap - The electric dipole - Electric field of a dipole – Charge Densities of linear, surface and volume - Flow of the electric field - Gauss law Applications and consequences of the Gaussian law - The electrical potential - The potential difference - Relationship between field and electrical potential - Equipotential surfaces - Electrostatic potential energy - Electric dipole - Action of a electric field on a dipole - Electrostatic properties of a conductor - Capacitors and capacitors Connection of capacitors in series and in parallel Electrostatic field energy - Overview of the electrostatic properties of dielectrics.

2. Electric current
The flow of charge - The resistance and the law of Ohm¬ - Model of conduction in metals Series and parallel resistors - Amperometers and voltmeters - Electromotive force and internal resistance of a battery - Electricity and power - The laws of Kirchhoff - Law of Joule - Charge and discharge of a capacitor - RC circuit.

3. Magnetostatics
The magnetic field - Force lines of the magnetic field - Lorentz force - Force on a current-driven conductor - Moment acting on a current-driven loop - Motion of charged particles in the presence of electric and magnetic fields - The cyclotron - The spectrometer of mass - Law of Biot and Savart - Elementary laws of Laplace - Law of Ampere and its applications - Equivalence of spire / magnetic dipole - Force acting between conductors through current - Definition of Ampere - Magnetic flux and the law of Gauss for magnetic fields - Solenoid and toroid - Notes on magnetism in matter - Diamagnetism - Paramagnetism - Ferromagnetism.

4. Variable electric and magnetic fields over time.
Faraday's law of electromagnetic induction - Electromotive force and induced electric fields - Self-induced electromotive forces and inductance - Mutual inductance - Energy stored by the magnetic field - Energy density - Displacement current and modification of the Ampere law.

5. Geometric optics
Reflection and refraction of light: Laws of Snell - Ray of light - Index of refraction of a medium - Formation of images in simple instruments: paraxial approximation - Flat mirror - Spherical mirror - Thin lens: focal distance and magnification - Optical instruments: magnifying glass, compound microscope, spyglass.

6. Instrumentation and laboratory exercises
Recalls on the characteristics of the measuring instruments: readiness, flow rate, threshold, sensitivity, precision - Direct and indirect measurements - Collection techniques, analysis and discussion of experimental data - Measurements of continuous currents: amperometers - Measurements of continuous voltages: amperometric voltmeters - Measurements of resistances: volt-amperometric method