SCC1010 - ELETTROSTATICA E MAGNETOSTATICA

insegnamento

ID:

SCC1010

Durata (ore):

48

CFU:

SSD:

FISICA SPERIMENTALE

Anno:

2025

Periodo di attività

Primo Semestre (22/09/2025 - 16/01/2026)

Obiettivi Formativi

Obiettivi formativi Il Corso si propone di fornire le conoscenze fondamentali dell’elettromagnetismo, sia statico che dinamico e della relatività speciale. La teoria classica dei fenomeni elettromagnetici è uno dei pilastri fondanti di ogni Corso di Laurea Triennale in Fisica. La Relatività Speciale di Einstein è una teoria fondamentale che permette di generalizzare concetti quali energia, momento, forza, massa, etc, attraverso una definizione rigorosa di “osservatore inerziale”, introducendo il concetto di spazio-tempo. Il corso proposto tratta i fondamenti della relatività speciale, con cenni alla teoria classica dei campi, in particolare al campo elettromagnetico. L’approccio alla materia è principalmente fisico, solo in parte algebrico-matematico. Il corso punta a far sì che lo studente familiarizzi con i concetti base della Relatività Speciale, e che sia in grado di applicarli a problemi fisici concreti. Il Corso, infatti, intende concorrere alla formazione del profilo professionale previsto dal Corso di Laurea Triennale in Fisica sia rispetto alle conoscenze di fisica di base che allo sviluppo di modelli matematici per la descrizione dei processi fisici stessi. Il Corso è suddiviso in 2 moduli: il primo modulo è dedicato all’elettrostatica e alla magnetostatica ed è a cura della Prof.ssa Allevi, mentre il secondo modulo riguarda l’elettrodinamica classica, a cura della Prof.ssa Allevi, e la relatività speciale, a cura del Prof. Piattella. Il primo modulo verrà tenuto durante il primo semestre, mentre il secondo modulo durante il secondo semestre. Risultati di apprendimento attesi Al termine del Corso, gli studenti saranno in grado di: - Identificare da un lato i fenomeni fisici di elettrostatica e magnetostatica e dall’altro le loro applicazioni - Distinguere i fenomeni descritti dall’elettrodinamica classica e, in particolare, i processi radiativi da cariche in moto non relativistiche - Comprendere le basi concettuali della teoria della relatività speciale, e le conseguenze che questa ha nell’interpretazione dei fenomeni fisici - Riconoscere la Fisica che giace sotto le equazioni di Maxwell - Risolvere in maniera autonoma un ampio spettro di problemi ed esercizi legati ai fenomeni elettromagnetici giustificando in modo chiaro ed esaustivo la scelta delle leggi fisiche e spiegando bene i passaggi utilizzati - Concepire in modo naturale la meccanica Newtoniana come un’approssimazione della Relatività Speciale, e ragionare in modo “relativistico”.

Prerequisiti

Non sono necessari prerequisiti particolari, se non le basi di calcolo, algebra, e di meccanica classica acquisite nel primo anno del Corso di Laurea.

Metodi didattici

Il primo modulo del Corso viene erogato durante il primo semestre, per un totale di 48 ore. Le lezioni, in cui vengono introdotti i concetti teorici del corso, sono di carattere frontale. Il docente del modulo tiene la lezione tramite tablet. Durante le lezioni, il docente introduce i diversi argomenti e svolge calcoli e dimostrazioni, oltre ad alcuni problemi esemplificativi. Al termine di ogni lezione, gli appunti delle lezioni vengono resi disponibili a tutti gli studenti del corso. Sono inoltre previste alcune ore di esercitazione tenute da un esercitatore al fine di preparare al meglio gli studenti a sostenere l’esame scritto.

Verifica Apprendimento

L’esame è costituito sia da prove scritte che da interrogazioni orali. Il voto finale sarà la media aritmetica arrotondata per eccesso dei voti acquisiti negli esami relativi ai due moduli, pesati per il numero dei crediti.. Per quanto riguarda il modulo A, al fine di agevolare lo studente nello studio e nella comprensione degli argomenti trattati, verranno organizzati tre compitini in itinere, ciascuno composto da due esercizi, da svolgere in 1 ora e mezza. In alternativa, lo studente potrà sostenere un unico scritto al termine del corso su tutti gli argomenti trattati. In questo caso verranno proposti 4 esercizi da svolgere in 3 ore. L’esito positivo della prova scritta è propedeutico allo svolgimento della prova orale per entrambi i moduli. Lo studente sarà ammesso all’esame orale se supererà i tre compitini o lo scritto totale con una valutazione di almeno 16/30. Qualora uno studente superi solo un numero parziale di compitini, all’esame finale verrà concordato che svolga solo una parte degli esercizi (3 se ha superato 1 solo compitino, 2 se ne ha superati 2). Oltre ai tre compitini, verranno organizzati 6 scritti totali per anno accademico. Ai fini della valutazione della prova scritta verranno considerati, in ordine di priorità, i seguenti criteri: 1) la correttezza e la spiegazione dei procedimenti utilizzati per risolvere i problemi 2) l’attendibilità fisica dei risultati ottenuti 3) la correttezza dei calcoli e del risultato finale nello svolgimento degli stessi 4) il corretto uso della terminologia tecnica e delle unità di misura. Durante la prova orale, lo studente verrà interrogato sulla teoria riguardante sia la parte di elettrostatica che quella di magnetostatica. Nella fattispecie, verranno rivolte allo studente 4 o 5 domande in modo tale da verificare la conoscenza e la comprensione dell’intero programma svolto. Per quanto riguarda il modulo B, lo studente dovrà sostenere un unico scritto al termine del corso su tutti gli argomenti trattati, dove verranno proposti 2 esercizi di elettro/magnetodinamica, e 2 di relatività speciale da svolgere in 3 ore. L’esito positivo della prova scritta è propedeutico allo svolgimento della prova orale. Lo studente sarà ammesso all’esame orale se supererà lo scritto con una valutazione di almeno 16/30. Verranno organizzati 6 scritti totali per anno accademico. Ai fini della valutazione della prova scritta verranno considerati, in ordine di priorità, i seguenti criteri: 1) la correttezza e la spiegazione dei procedimenti utilizzati per risolvere i problemi 2) l’attendibilità fisica dei risultati ottenuti 3) la correttezza dei calcoli e del risultato finale nello svolgimento degli stessi 4) il corretto uso della terminologia tecnica e delle unità di misura. Durante la prova orale, lo studente verrà interrogato sulla teoria riguardante sia la parte elettro/magnetodinamica, sia di relatività speciale. Nella fattispecie, verranno rivolte allo studente 4 o 5 domande in modo tale da verificare la conoscenza e la comprensione dell’intero programma svolto. Il voto finale del modulo verrà assegnato facendo una media pesata delle valutazioni ottenute nella prova scritta e nella prova orale. L’esame verrà ritenuto superato se l’esito di questa media pesata sarà di almeno 18/30. Per entrambi i moduli, lo scritto vale fino al mese di gennaio dell’anno accademico successivo. Passato tale periodo, andrà ripetuto per poter accedere al relativo orale.

Contenuti

Il modulo A è dedicato all’insegnamento dell’elettrostatica e della magnetostatica. In particolare, i contenuti specifici sono così riassumibili: - ELETTROSTATICA NEL VUOTO Carica elettrica e legge di Coulomb, campo elettrostatico, lavoro e potenziale elettrostatico, dipolo elettrico, legge di Gauss, teorema della divergenza, teorema di Stokes, equazioni di Maxwell per l’elettrostatica, energia e pressione elettrostatica - ELETTROSTATICA NELLA MATERIA Dielettrici, polarizzazione, induzione elettrica - LA CORRENTE ELETTRICA Legge di conservazione della carica, legge di Ohm, effetto Joule, forza elettromotrice, leggi di Kirchhoff per le reti elettriche - MAGNETOSTATICA NEL VUOTO Fenomenologia dell’interazione magnetica, campo magnetico, flusso del campo magnetico, forza magnetica su una carica in moto, seconda formula di Laplace, campo magnetico da una distribuzione di correnti, teorema della circuitazione di Ampere, equazioni di Maxwell per la magnetostatica - MAGNETOSTATICA NELLA MATERIA Magnetizzazione della materia, il vettore induzione magnetica, origine microscopica della magnetizzazione, diamagnetismo e paramagnetismo, ferromagnetismo e magneti permanenti.

Lingua Insegnamento

Italiano

Altre informazioni

Per ulteriori informazioni o per richiedere un colloquio, si prega di contattare il docente tramite indirizzo e-mail: Prof.ssa Alessia Allevi, e-mail: alessia.allevi@uninsubria.it