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Argomenti per l’esame orale di Fisica Generale 2 da 9 CFU
Ingegneria dell’Informazione - A.A. 2020/2021 e precedenti
1. Il campo elettrico e legge di Coulomb: esempio del calcolo generato da alcune semplici distribuzioni.
2. Il potenziale elettrico: definizione, relazione con l’energia potenziale elettrostatica e calcolo del potenziale del campo generato da una carica puntiforme.
3. Energia potenziale elettrostatica di un sistema di cariche, formula e sua dimostrazione.
4. Campo elettrico prodotto da distribuzioni continue di cariche: lineare, superficiale e di volume. 5. Problemi nel caso di distribuzioni infinite di carica. Potenziale generato da distribuzioni infinite di
carica. Esempio del piano infinito.
6. Azione del campo elettrico su di un dipolo elettrico.
7. Potenziale elettrostatico del campo generato da un dipolo elettrico. 8. Calcolo del campo elettrico a partire dal potenziale elettrico. Esempio.
9. Potenziale lungo l’asse di un disco uniformemente carico e derivazione dell’espressione del campo elettrico lungo l’asse, a partire dal potenziale.
10. Legge di Gauss e sua dimostrazione a partire dalla legge di Coulomb.
11. Applicazione della legge di Gauss al calcolo del campo elettrostatico nel caso di distribuzioni a simmetria sferica.
12. Determinare il campo elettrico di una distribuzione di carica sfericamente simmetrica non uniforme. Applicare il risultato al caso 𝜌𝜌 = 𝐴𝐴𝐴𝐴.
13. Applicazione della legge di Gauss al calcolo del campo elettrostatico nel caso di distribuzioni a simmetria cilindrica. Applicare il risultato al caso 𝜌𝜌 = 𝐴𝐴𝐴𝐴.
14. Applicazione della legge di Gauss al calcolo del campo elettrostatico nel caso di distribuzioni a simmetria piana (piano infinito).
15. Calcolo del campo elettrico e del potenziale generati da uno strato carico uniforme. 16. Calcolo del campo elettrico e del potenziale generati da un doppio strato carico. 17. Conduttori e campi elettrostatici, teorema di Coulomb. Esempio.
18. La legge di Gauss in forma differenziale ed il teorema della divergenza.
19. Applicazione della prima Equazione di Maxwell al calcolo del campo elettrico e del potenziale generato da uno strato piano carico con densità di carica non uniforme (𝜌𝜌 = 𝐴𝐴𝐴𝐴 in [−𝐷𝐷/2 + 𝐷𝐷/2] oppure in [0 𝐷𝐷]).
20. La circuitazione del campo elettrostatico in forma integrale e locale.
21. Sistema di due conduttori sferici concentrici: calcolo dell’andamento del potenziale e del campo elettrico quando il conduttore sferico interno possiede una carica 𝑄𝑄. Schermo elettrostatico e messa a terra del sistema di due conduttori.
22. Calcolo della capacità del condensatore piano, sferico e cilindrico
23. Condensatori in serie e parallelo: Espressione della capacità equivalente e dimostrazione. 24. Energia elettrostatica immagazzinata in un condensatore.
25. Densità di energia elettrostatica, formula e sua dimostrazione nel caso del condensatore piano. 26. Elettrostatica nei mezzi dielettrici. Dimostrazione della relazione tra il vettore di polarizzazione e
la densità delle cariche di polarizzazione di superficie e di volume.
27. Induzione dielettrica e campo elettrico e loro leggi di discontinuità sulla superficie di separazione tra due dielettrici.
28. Capacità di condensatori in presenza di un dielettrico interposto.
29. Modello classico della conduzione elettrica in un conduttore solido: definizione di velocità di deriva, e vettore densità di corrente.
30. Conservazione della carica: equazione di continuità e regime stazionario. 31. La legge di Ohm in forma macroscopica e microscopica: resistenza e resistività. 32. Resistori in serie e parallelo: Espressione della resistenza equivalente e dimostrazione.
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33. Prima e seconda legge di Kirchhoff. 34. Effetto Joule in forma locale e integrale. 35. I generatori di f.e.m.
36. Carica di un condensatore. Considerazioni energetiche sul lavoro fatto dal generatore e dall’energia spesa nel carico dissipativo.
37. Scarica di un condensatore e bilancio energetico.
38. La seconda legge di Laplace: sua definizione. Derivazione della forza di Lorentz. 39. La forza di Lorentz e moto elicoidale delle cariche in presenza di campi magnetici. 40. Effetto Hall
41. La prima legge di Laplace e legge di Biot-Savart. Calcolo del campo di induzione magnetica generato da una spira lungo il suo asse.
42. Calcolo del campo di induzione magnetica generato da un filo di lunghezza finita ed applicazione al calcolo del campo di induzione magnetica generato da una spira quadrata in un generico punto al suo interno.
43. Calcolo del campo di induzione magnetica lungo l’asse di un solenoide rettilineo di lunghezza finita percorso da una corrente continua.
44. Azione tra fili paralleli percorsi da corrente.
45. Azione del campo di induzione magnetica 𝐵𝐵 su di una spira quadrata: momento di dipolo magnetico. Analogia con il dipolo elettrico.
46. Calcolo del campo di induzione magnetica nel caso di un solenoide rettilineo (di lunghezza idealmente infinita) percorso da una corrente continua.
47. La legge di Ampere in forma integrale. Esempio del solenoide.
48. Calcolo del campo di induzione magnetica per un filo di raggio 𝑅𝑅 percorso da corrente.
49. La legge di Faraday-Neumann-Lenz: esempio della barretta conduttrice che scorre su due binari a loro volta conduttori.
50. La legge di Faraday-Neumann-Lenz: esempi di applicazioni alla generazione di correnti variabili nel tempo.
51. Induttanza, mutua induzione. Esempio.
52. Calcolo del coefficiente di autoinduzione di un solenoide rettilineo (di lunghezza infinita) e di un solenoide toroidale.
53. Alternatore e suo bilancio energetico (spira che ruota in un campo magnetico uniforme).
54. Chiusura ed apertura di un circuito RL: determinazione delle equazioni per le correnti e considerazioni energetiche.
55. Energia magnetica immagazzinata in un induttore: dimostrazione basata sull’analisi energetica del circuito RL.
56. Densità di energia magnetica: dimostrazione nel caso di un solenoide rettilineo infinito. 57. Magnetostatica in presenza di materia.
58. La corrente di spostamento e la legge di Ampère-Maxwell.
59. Metodo simbolico per i circuiti in corrente alternata e impedenza dei vari componenti. 60. Risonanza nei circuiti RLC.
61. Potenza media assorbita da un carico in regime di corrente alternata e fattore di potenza. 62. Le equazioni di Maxwell in forma differenziale e integrale.
63. Generalità sulle onde, caratteristiche generali.
64. Le onde elettromagnetiche, la velocità della luce e l’impedenza caratteristica del vuoto. 65. Il vettore di Poynting.
