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Argomenti per l’esame orale di Fisica Generale 2 da 9 CFU
Ingegneria dell’Informazione ‐ A.A. 2014/2015
ELETTROMAGNETISMO
1. Il potenziale elettrico, definizione, relazione con l’energia potenziale elettrostatica e calcolo del potenziale del campo generato da una carica puntiforme. 2. Energia potenziale elettrostatica di un sistema di cariche, formula e sua dimostrazione. 3. Calcolo dell'energia di una sfera uniformemente carica. 4. Calcolo del campo elettrico a partire dal potenziale elettrico. Esempio. 5. Enunciato della legge di Gauss. Dimostrazione della consistenza della legge di Gauss con l’espressione del campo elettrico generato da una carica puntiforme che si ottiene dalla legge di Coulomb. 6. Conduttori e campi elettrostatici, teorema di Coulomb. 7. La legge di Gauss in forma differenziale ed il teorema della divergenza. 8. 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 (rho = Ax). 9. Calcolo della capacità di un condensatore cilindrico. 10. Calcolo della capacità di un condensatore sferico. 11. Calcolo della capacità di un condensatore piano. 12. La circuitazione del campo elettrostatico in forma integrale e locale. 13. Condensatori in serie e parallelo: Espressione della capacità equivalente e dimostrazione. 14. Energia elettrostatica immagazzinata in un condensatore. 15. Densità di energia elettrostatica, formula e sua dimostrazione.16. Elettrostatica in mezzi dielettrici: vettore di polarizzazione e relazione con le cariche di polarizzazione (carica di polarizzazione di superficie e di volume). 17. Induzione dielettrica e campo elettrico e loro leggi di discontinuità sulla superficie di separazione tra due dielettrici. 18. Capacità di condensatori in presenza di un dielettrico interposto. 19. Modello classico della conduzione elettrica in un conduttore solido: definizione di velocità di deriva, del vettore densità di corrente. 20. Conservazione della carica: equazione di continuità e regime stazionario. 21. La legge di Ohm in forma macroscopica e microscopica: resistenza e resistività. 22. Resistori in serie e parallelo: Espressione della resistenza equivalente e dimostrazione. 23. Prima e seconda legge di Kirchhoff. 24. Effetto Joule in forma locale e integrale. 25. I generatori di f.e.m. 26. Carica di un condensatore. Considerazioni energetiche sul lavoro fatto dal generatore e dall’energia spesa nel carico dissipativo. 27. Scarica di un condensatore e bilancio energetico. 28. La seconda legge di Laplace: sua definizione. Derivazione della forza di Lorentz. 29. La forza di Lorentz e moto elicoidale delle cariche in presenza di campi magnetici. 30. Effetto Hall 31. La prima legge di Laplace e legge di Biot‐Savart. Calcolo del campo di induzione magnetica generato da una spira lungo il suo asse. 32. Calcolo del campo di induzione magnetica generato da un filo di lunghezza finita. 33. Calcolo del campo di induzione magnetica generato da una spira quadrata in un generico punto al suo interno.
34. Calcolo del campo di induzione magnetica lungo l’asse di un solenoide rettilineo di lunghezza finita percorso da una corrente continua.
35. Azione tra fili paralleli percorsi da corrente.
36. Azione del campo di induzione magnetica B su di una spira quadrata: momento di dipolo magnetico. Analogia con il dipolo elettrico. 37. Calcolo del campo di induzione magnetica nel caso di un solenoide rettilineo (di lunghezza infinita) percorso da una corrente
continua. 38. La legge di Ampere in forma integrale. Esempio del solenoide. 39. Calcolo del campo di induzione magnetica per un filo di raggio R percorso da corrente. 40. Differenze ed analogie tra dipoli elettrici e magnetici 41. La legge di Faraday‐Neumann‐Lenz: esempio della barretta conduttrice che scorre su due binari a loro volta conduttori. 42. La legge di Faraday‐Neumann‐Lenz: esempi di applicazioni alla generazione di correnti variabili nel tempo. 43. Induttanza, mutua induzione. Esempio. 44. Calcolo del coefficiente di autoinduzione di un solenoide rettilineo (di lunghezza infinita) e di un solenoide toroidale. 45. Alternatore e suo bilancio energetico (spira che ruota in un campo B uniforme). 46. Chiusura ed apertura di un circuito RL: determinazione delle equazioni per le correnti e considerazioni energetiche. 47. Energia magnetica immagazzinata in un induttore: dimostrazione basata sull’analisi energetica del circuito RL. 48. Densità di energia magnetica: dimostrazione nel caso di un solenoide rettilineo infinito. 49. Magnetostatica in presenza di materia. 50. La corrente di spostamento e la legge di Ampère‐Maxwell. 51. Metodo simbolico per i circuiti in corrente alternata e impedenza dei vari componenti. 52. Risonanza nei circuiti RLC. 53. Potenza media assorbita da un carico in regime di corrente alternata e fattore di potenza. 54. Le equazioni di Maxwell in forma integrale. 55. Le equazioni di Maxwell in forma locale.
TERMODINAMICA
56. Il primo principio della termodinamica e suo significato fisico. 57. Trasformazioni termodinamiche: definizione e relazione tra le variabili termodinamiche p, V, T. 58. Lavoro di un gas perfetto: espressione nel caso di trasformazioni quasi statiche. Esempi 59. Energia interna di un gas perfetto: dipendenza dalle grandezze termodinamiche ed espressione delle sue variazioni.2
60. Derivazione della relazione di Mayer tra i calori specifici a volume e pressione costante. 61. Cicli termodinamici: definizione e proprietà. Il ciclo di Carnot di una macchina termica. 62. Cicli termodinamici: definizione e proprietà. Il ciclo di Carnot di una macchina frigorifera.
63. Il secondo principio della termodinamica nella formulazione moderna basata sulla esistenza della funzione di stato entropia, e dimostrazione che l’entropia è una funzione di stato nei gas perfetti.
64. Secondo principio della termodinamica negli enunciati di Clausius e Kelvin–Planck.
65. Teorema di Carnot: Dimostrazione a partire dal secondo principio della termodinamica nella formulazione di Clausius che tutte le macchine termiche reversibili che lavorano tra due temperature hanno il medesimo rendimento, e che quelle irreversibili hanno rendimento minore o uguale. 66. Il teorema di Clausius e sue implicazioni. 67. Il ciclo di Carnot nel piano T‐S. Calcolo dell’entropia per i gas ideali. 68. La definizione di universo termodinamico e della sua variazione di entropia. Il principio dell’aumento dell’entropia. Esempi fisici di trasformazioni termodinamiche non reversibili.
