Fisica Generale II 2020/2021

FISICA GENERALE II (9 CFU)

ELETTROSTATICA NEL VUOTO Cariche elettriche. Isolanti e conduttori. Struttura elettrica della materia. La legge di Coulomb. Campo elettrostatico. Campo elettrostatico prodotto da una distribuzione continua di cariche. Linee di forza del campo elettrostatico. Lavoro della forza elettrica. Tensione, potenziale. Calcolo del potenziale elettrostatico. Energia potenziale elettrostatica. Il campo come gradiente del potenziale. Superfici equipotenziali. Il dipolo elettrico. La forza su un dipolo elettrico. Flusso del campo elettrostatico. Legge di Gauss. Alcune applicazioni e conseguenze della legge di Gauss. La divergenza del campo elettrostatico.

ELETTROSTATICA NEI CONDUTTORI E NEI DIELETTRICI Conduttori in equilibrio. Conduttore cavo. Schermo elettrostatico. Strato piano. Discontinuita' del campo elettrico. Condensatori. Collegamento di condensatori. Energia del campo elettrostatico. Dielettrici. La costante dielettrica. Polarizzazione dei dielettrici. Energia del campo elettrostatico.

CORRENTE ELETTRICA Conduzione elettrica. Corrente elettrica. Corrente elettrica stazionaria. Legge di Ohm della conduzione elettrica. Modello classico della conduzione elettrica. Resistori in serie e parallelo. Forza elettromotrice. Legge di Ohm generalizzata.

MAGNETOSTATICA Interazione magnetica. Campo magnetico. Elettricita' e magnetismo. Forza magnetica su una carica in moto. Forza magnetica su un conduttore percorso da corrente. Momenti meccanici su circuitipiani. Moto di una particella carica in un campo magnetico B. Campo magnetico prodotto da una corrente. Calcoli di campi magnetici prodotti da circuiti particolari. Azioni elettrodinamiche tra fili percorsi da corrente. Legge di Ampere. Teorema di equivalenza di Ampere. Divergenza del vettore induzione magnetica. Teorema della circuitazione di Ampere. Diamagneti, paramagneti e ferromagneti: il vettore magnetizzazione.

INDUZIONE ELETTROMAGNETICA Legge di Faraday dell'induzione elettromagnetica. Origine del campo elettrico indotto e della f.e.m. indotta. Applicazioni della legge di Faraday. Legge di Ampere-Maxwell. Corrente di spostamento. Autoinduzione ed induzione mutua. Densità di energia magnetica.

DALLE LEGGI DI MAXWELL ALLA PROPAGAZIONE ONDOSA Le equazioni di Maxwell in forma differenziale. Richiami sui fenomeni di propagazione ondosa. Le onde elettromagnetiche. L'equazione delle onde. Caso delle onde piane. Perpendicolarità di E e B in una onda elettromagnetica.

CENNI DI MECCANICA QUANTISTICA  Fallimento dell'elettromagnetismo classico. Dualità onda-particella. Effetto fotoelettrico: i fotoni. L’atomo di Bohr. Proprietà ondulatorie della materia. Relazione di De Broglie. Fondamenti di meccanica quantistica. L’equazione di Schrödinger dipendente da tempo. Significato fisico della funzione d’onda. Equazione di Schrödinger indipendente dal tempo. Stati stazionari. Principio di indeterminazione di Heisemberg. Soluzione dell’equazione di Schrödinger indipendente dal tempo in alcuni casi rilevanti: particella libera, buca di potenziale, barriera di potenziale (effetto tunnel). Principio di esclusione di Pauli: fermioni e bosoni. Bande di energia nei solidi: metalli, isolanti e semiconduttori.