Insegnamento FISICA II

Nome del corso	Ingegneria civile
Codice insegnamento	A001110
Curriculum	Comune a tutti i curricula
Docente responsabile	Caterina Petrillo
Docenti	Caterina Petrillo
Ore	40 ore - Caterina Petrillo
CFU	5
Regolamento	Coorte 2019
Erogato	Erogato nel 2019/20
Attività	Base
Ambito	Fisica e chimica
Settore	FIS/01
Tipo insegnamento	Obbligatorio (Required)
Tipo attività	Attività formativa monodisciplinare
Lingua insegnamento	Italiano
Contenuti	Forza elettrostatica. Campo elettrostatico. Lavoro elettrico. Potenziale elettrostatico. La legge di Gauss. Conduttori. Dielettrici. Energia elettrostatica. Corrente elettrica. Campo magnetico. Forza magnetica. Sorgenti del campo magnetico. Legge di Ampere. Proprietà magnetiche della materia. Campi elettrici e magnetici variabili nel tempo.
Testi di riferimento	Elementi di Fisica II, Elettromagnetismo e Onde. Mazzoldi-Nigro-Voci.
Obiettivi formativi	L'obiettivo principale dell'insegnamento consiste nel fornire agli studenti le basi per la comprensione dei principi fondamentali dell'elettromagnetismo e della loro sintesi nelle equazioni di Maxwell a partire dalla osservazione dei fenomeni elettromagnetici naturali. Le principali conoscenze acquisite riguarderanno: - Forza elettrostatica. Campo elettrostatico - Lavoro elettrico. Potenziale elettrostatico - La legge di Gauss - Conduttori. Dielettrici. Energia elettrostatica - Corrente elettrica - Campo magnetico. Forza magnetica - Sorgenti del campo magnetico. Legge di Ampere. Proprietà magnetiche della materia - Campi elettrici e magnetici variabili nel tempo. Le principali abilità saranno: - saper riconoscere le leggi fisiche che governano i fenomeni naturali, - saper applicare le leggi dell'elettromagnetismo alla soluzione di problemi di notevole rilevanza pratica.
Prerequisiti	Per la comprensione delle tematiche trattate nel modulo di Fisica II, costituiscono prerequisiti i concetti di base del modulo di Fisica I (campi di forze, energia, lavoro, campi conservativi, teorema di Gauss, oscillatori) e abilità avanzate di analisi matematica (tecniche di integrazione, semplici sviluppi in serie).
Metodi didattici	Il corso è organizzato in lezioni frontali. Sono previste 40 ore di lezioni frontali per il modulo Fisica II. Ogni lezione consiste tipicamente in 30 minuti di spiegazioni e 15 minuti di esercitazione con soluzione di problemi e quesiti e applicazioni. Al termine di ogni ciclo di lezioni tematicamente coerenti sono previste esercitazioni in aula svolte dal docente e consistenti in soluzione di problemi. Le ore dedicate alle esercitazioni sono aggiuntive rispetto a quelle dedicate alle lezioni frontali. Sono inoltre effettuate due prove scritte in itinere per valutazione e auto-valutazione.
Altre informazioni	Frequenza non obbligatoria anche se fortemente consigliata.
Modalità di verifica dell'apprendimento	La valutazione del livello di apprendimento dello studente è effettuata in modo costante durante il corso. Vengono infatti somministrate agli studenti 2 prove scritte "in itinere" da effettuarsi al termine di 2 specifici cicli di lezioni tematicamente coerenti. La finalità è la verifica parziale del livello di apprendimento raggiunto dallo studente sui temi del ciclo specifico offrendo, al tempo stesso, allo studente uno strumento di auto-valutazione rispetto al proprio grado di preparazione. E' possibile effettuare le 2 prove, indipendentemente dal risultato conseguito in ognuna, o sostenerne un numero a piacere. Ogni prova in itinere, anche se limitata come contenuti allo specifico ciclo tematico, simula nella struttura la prima prova scritta oggetto dell'esame e consiste nella soluzione di 3 problemi a risposta aperta da affrontare dedicando non più di 30 minuti alla soluzione di un singolo problema. Gli studenti che abbiano riportato una valutazione positiva (>18/30) in entrambe le prove in itinere possono, se lo desiderano, essere esonerati dallo svolgimento della prima prova scritta finale (P3). La verifica dell'apprendimento del modulo di Fisica II (esame) prevede il superamento di due prove scritte obbligatorie, la prima (P3) che prevede la soluzione di 3 problemi a risposta aperta da svolgere complessivamente in 1,5 ore, e la seconda (P4) consistente nello sviluppo di un elaborato scritto articolato in 3 temi su argomenti riguardanti l'intero corso e comprendenti anche semplici dimostrazioni di teoria. La durata della seconda prova scritta è complessivamente di 1,5 ore. Lo studente è ammesso alla seconda prova scritta (P4) solo previo superamento della prima (P3). La prove P3 e P4 possono essere svolte in sequenza nella stessa seduta d'esame. Lo studente che, per effetto della valutazione in-itinere sia stato esonerato dalla prova scritta finale P3, può sostenerla nuovamente o accedere direttamente alla prova scritta P4. Le prove P3 e P4 hanno lo scopo di verificare: i) la capacità di comprensione delle problematiche proposte durante il corso, ii) la capacità di applicare correttamente le conoscenze teoriche (descrittore di Dublino 2), iii) l'abilità di formulare in autonomia di giudizio osservazioni appropriate sulle possibili alternative modellistiche (descrittore di Dublino 3), iv) l'abilità di comunicare in modo efficace e pertinente in forma scritta (descrittore di Dublino 4). Il voto (in trentesimi) è una media pesata dei voti ottenuti in P3 e in P4, con pesi nel rapporto 3/2, e rappresenta il risultato conseguito dallo studente sul Modulo Fisica II. Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità e/o DSA visita la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa
Programma esteso	Cariche elettriche. Struttura elettrica della materia, materiali isolanti e conduttori. La legge di Coulomb. Il Campo elettrostatico prodotto da distribuzioni discrete o continue di cariche. Linee di forza del campo elettrostatico. Moto di una carica in un campo elettrostatico. Lavoro della forza elettrica. Potenziale elettrostatico. Energia potenziale elettrostatica. Campo come gradiente del potenziale. Superfici equipotenziali. Rotore del campo elettrostatico. Dipolo elettrico: forza e momento torcente su un dipolo elettrico. Flusso del campo elettrostatico, legge di Gauss e sue applicazioni. Divergenza del campo elettrostatico. Conduttori in equilibrio. Schermo elettrostatico. Condensatori. Collegamento di condensatori. Energia del campo elettrostatico. Polarizzazione elettrica, dielettrici e costante dielettrica. Equazioni generali della elettrostatica in presenza di dielettrici. Conduzione elettrica. Corrente elettrica stazionaria. Legge di Ohm. Modello classico della conduzione. Resistori in serie e in parallelo. Forza elettromotrice. Legge di Ohm generalizzata. Carica e scarica di un condensatore. Corrente di spostamento. Leggi di Kirchhoff. Interazione magnetica e campo magnetico. Elettricità e magnetismo. Forza magnetica su una carica in moto e su un conduttore percorso da corrente. Momenti meccanici su circuiti piani. Effetto Hall. Moto di particelle cariche in un campo magnetico. Campo magnetico prodotto da circuiti percorsi da corrente. Azioni elettrodinamiche tra fili percorsi da corrente. Legge di Ampère. Proprietà magnetiche della materia. Magnetizzazione e correnti amperiane. Legge di Gauss per il campo magnetico. Equazioni della magnetostatica in presenza di mezzi magnetizzati. Induzione elettromagnetica, forza elettromotrice indotta, legge di Faraday e sue applicazioni. Autoinduzione e mutua induzione. Legge di Ampère-Maxwell. Le equazioni di Maxwell in forma differenziale.