Maurizio Zani Raccolta di lezioni per Elettromagnetismo Elettricità. Corrente. Magnetismo II edizione

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1 Maurizio Zani Raccolta di lezioni per Elettromagnetismo Elettricità. Corrente. Magnetismo II edizione

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3 Who wants to live forever... Queen 3

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5 Prefazione Questo testo è una raccolta delle lezioni svolte in aula dal sottoscritto in questi anni durante i corsi di Fisica Sperimentale a Ingegneria presso il Politecnico di Milano. Il testo è organizzato con una sequenza che bene o male segue quella tenuta in aula. Lungi da me pensare che il testo sia esaustivo, e che consenta di evitare di frequentare le lezioni in aula; è invece uno strumento complementare, che può aiutare a seguire più agevolmente le tematiche proposte, con il supporto di avere sott occhio i procedimenti seguiti in aula. Consigli: nel testo sono contenuti degli esercizi d esempio per le diverse tematiche, evidenziati con un segno a lato come il seguente Esercizio d esempio E comunque importante che di ogni tematica trattata si capisca l ambito di validità, così da poterla applicare ai vari casi che si presentano e non fermandosi ai soli esempi presentati. Ogni termine o definizione importante compare in grassetto nel testo, e viene poi riportato per comodità nell indice degli argomenti a fondo libro; è presente anche un indice degli autori richiamati nel testo, un indice delle costanti e un indice delle unità di misura. Errori: ne è piena la Terra, figurarsi qui dentro!! Che dire, vi sarei grato, e con me gli studenti futuri, se voleste segnalarmeli, così che questo strumento possa essere continuamente migliorato nelle successive edizioni (maurizio.zani@polimi.it) Ringraziamenti: mi fa piacere cominciare a ringraziare proprio gli studenti, dai quali molte volte ho preso ispirazione per cercare nuovi esempi che chiarissero la tematica, per continuare con i colleghi con i quali ho condiviso il compito di docente e dai quali ho appreso utili consigli per il compito dell insegnamento. Ora basta essere così seri (chi ha seguito le mie lezioni sa a cosa mi riferisco): prendete carta, penna e calamaio e... buon lavoro! Maurizio Zani Ottobre,

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7 Sommario Elettrostatica Elettrizzazione Strofinio Contatto Induzione elettrostatica Polarizzazione Forza elettrica Carica elettrica Struttura della materia Forza di Coulomb Carica esploratrice Campo elettrico Campo elettrico Linee di flusso Tubo di flusso Moto di cariche Teorema di Gauss Flusso Superficie sferica Superficie generica Campo conservativo Energia potenziale elettrica Potenziale elettrico Energia elettrica Dipolo elettrico Interazioni create Interazioni subite Sviluppo in multipoli Formulazione differenziale Condizioni al contorno Leggi di Maxwell Energia elettrica Equazione di Poisson Materiali conduttori Conduttore pieno Conduttore carico Teorema di Coulomb Pressione elettrostatica Conduttore in campo esterno Conduttori a contatto Conduttore cavo Conduttore carico Carica nella cavità Conduttore in campo esterno Capacità elettrica Energia elettrica Condensatori Capacità Condensatore piano Condensatore cilindrico

8 Condensatore sferico Energia elettrica Serie e parallelo Condensatori in serie Condensatori in parallelo Mutua capacità Materiali dielettrici Materiali dielettrici Condensatore piano Lastra conduttrice Lastra dielettrica Polarizzazione Polarizzazione (fenomeno) Polarizzazione (vettore) Induzione elettrica Formulazione differenziale Polarizzazione Induzione elettrica Equazioni di Maxwell Condensatori Condensatori in serie Condensatori in parallelo Richiamo del dielettrico Corrente elettrica Corrente Densità di corrente Conservazione della carica Equazione di continuità Fenomeni stazionari Fenomeni non stazionari Resistori Resistenza elettrica Prima legge di Ohm Seconda legge di Ohm Legge di Ohm infinitesima Codice colori Modello di Drude Modello di Drude Velocità termica Velocità di deriva Legge di Joule Serie e parallelo Resistori in serie Resistori in parallelo Superconduttori Classificazione Circuiti elettrici continui Generatori Generatore ideale Generatore reale Tipi di generatore

9 Leggi di Kirchhoff Prima legge di Kirchhoff Seconda legge di Kirchhoff Strumenti di misura Amperometro Voltmetro Multimetro Magnetostatica Magnetizzazione Magnetizzazione Forza magnetica Linee di flusso Campo magnetico Forza magnetica Forza di Lorentz Moto di cariche Effetto Hall Seconda legge elementare di Laplace Campo magnetico Campo magnetico Prima legge elementare di Laplace Forza tra correnti Teorema di Gauss Teorema di Ampère Linea circolare Linea generica Dipolo magnetico Dipolo magnetico Spira circolare Spira rettangolare Teorema di equivalenza di Ampère Magnetone di Bohr Formulazione differenziale Condizioni al contorno Leggi di Maxwell Induzione elettromagnetica Legge di Faraday-Henry Legge di Lenz Induzione di movimento Induzione di trasformazione Correnti di Foucault Induttori Induttanza Solenoide Energia magnetica Serie e parallelo Induttori in serie Induttori in parallelo Mutua induttanza Materiali magnetici Materiali magnetici

10 Solenoide Cilindro magnetico Magnetizzazione Magnetizzazione (fenomeno) Magnetizzazione (vettore) Induzione magnetica Formulazione differenziale Magnetizzazione Induzione magnetica Equazioni di Maxwell Circuiti elettrici variabili Circuiti in transitorio Carica e scarica del condensatore Carica e scarica dell induttore Circuiti oscillanti Oscillatore ideale Oscillatore reale smorzato Oscillatore reale forzato Elettromagnetismo Relatività Fisica classica Fisica relativistica Equazioni di Maxwell Induzione magnetoelettrica Equazioni di Maxwell Condizioni al contorno Formulazione differenziale Onde elettromagnetiche Bibliografia Indice Indice degli autori Indice delle costanti Indice delle unità di misura Indice degli argomenti