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a Ciclo Unico
Scuola di Ingegneria
INGEGNERIA CHIMICA E DEI MATERIALI
Insegnamento
ELEMENTI DI FISICA
INL1000800, A.A. 2018/19

Informazioni valide per gli studenti immatricolati nell'A.A. 2017/18

Principali informazioni sull'insegnamento
Corso di studio Corso di laurea in
INGEGNERIA CHIMICA E DEI MATERIALI
IN1840, ordinamento 2011/12, A.A. 2018/19
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Crediti formativi 6.0
Tipo di valutazione Voto
Denominazione inglese ELEMENTS OF PHYSICS
Sito della struttura didattica https://elearning.unipd.it/dii/course/view.php?id=471
Dipartimento di riferimento Dipartimento di Ingegneria Industriale (DII)
Sito E-Learning https://elearning.unipd.it/dii/course/view.php?idnumber=2018-IN1840-000ZZ-2017-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
Turni
ATTIVITÀ DIDATTICHE A PICCOLI GRUPPI 1.0 8 17.0 2
LEZIONE 5.0 40 85.0 Nessun turno

Calendario
Inizio attività didattiche 01/10/2018
Fine attività didattiche 18/01/2019
Visualizza il calendario delle lezioni Lezioni 2019/20 Ord.2011

Commissioni d'esame
Commissione Dal Al Membri
8 A.A. 2018/2019 01/10/2018 30/11/2019 POZZOBON NICOLA (Presidente)
MARGONI MARTINO (Membro Effettivo)
ROSSIN ROBERTO (Supplente)
ZOTTO PIERLUIGI (Supplente)
7 A.A. 2017/18 01/10/2017 30/11/2018 POZZOBON NICOLA (Presidente)
MARGONI MARTINO (Membro Effettivo)
ROSSIN ROBERTO (Supplente)

Syllabus
Prerequisiti: Algebra di base, algebra lineare, calcolo vettoriale, geometria euclidea in due e tre dimensioni, trigonometria, logaritmi, calcolo differenziale, calcolo integrale, cinematica e dinamica del punto materiale e del corpo rigido, 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 d'esame scritta;
* una prova d'esame orale.

La frequenza a tutte le esperienze di laboratorio, non separabili in anni accademici differenti, è condizione strettamente necessaria al superamento del corso e alla registrazione del suo esito, i contenuti delle esperienze di laboratorio sono parte integrante del programma d'esame svolto.

La prova d'esame scritta può essere sostenuta, limitatamente agli appelli della sessione d'esame invernale, sotto forma di due prove indipendenti vertenti ciascuna su una metà A e B del programma. La prima parte del programma è oggetto anche di una prova in itinere che può sostituire la prova d'esame scritta sulla corrispondente metà A del programma negli appelli della sessione invernale. A partire dalla sessione d'esame estiva, la prova d'esame scritta è unica e non più scorporata in due parti.
Criteri di valutazione: Lo studente dovrà dimostrare di aver raggiunto gli obiettivi del corso e la necessaria padronanza dei prerequisiti. In particolare, per la prova d'esame scritta, lo studente dovrà essere in grado di risolvere problemi mediamente articolati identificandone gli aspetti legati ai concetti fondamentali dell'elettromagnetismo e dell'ottica. 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. La prova d'esame orale integra quella scritta vertendo sul programma nel suo complesso e in particolare sui collegamenti tra i vari argomenti affrontati.
Contenuti: Parte A
- 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

Parte B
- 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 da due o 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: Il corso non segue pedissequamente alcun testo. Si consiglia tuttavia il seguente materiale di studio:

* Zotto, Lo Russo, Sartori: "Fisica Generale: Elettromagnetismo - Ottica”, Edizioni La Dotta
* Mencuccini, Silvestrini: “Fisica - Elettromagnetismo e Ottica”, Casa Editrice Ambrosiana

* Zotto, Nigro: “Problemi di Fisica Generale: Elettromagnetismo - Ottica”, Edizioni La Dotta

Ulteriori approfondimenti possono essere trovati su

* Mazzoldi, Nigro, Voci: “Fisica - Volume II”, EdiSES
* 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

Eventuale materiale di studio aggiuntivo potrà essere segnalato dal docente.
Testi di riferimento:

Didattica innovativa: Strategie di insegnamento e apprendimento previste
  • Lecturing
  • Laboratory
  • Problem based learning
  • Working in group
  • Questioning
  • Problem solving
  • Files e pagine caricati online (pagine web, Moodle, ...)

Didattica innovativa: Software o applicazioni utilizzati
  • Moodle (files, quiz, workshop, ...)