Argomenti per esame orale di Fisica Generale (Elettromagnetismo) 9 CFU A.A. 2012/2013

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1 Argomenti per esame orale di Fisica Generale (Elettromagnetismo) 9 CFU A.A. 2012/ Il campo elettrico e legge di Coulomb: esempio del calcolo generato da alcune semplici distribuzioni. 2. Il campo elettrico generato da n cariche disposte ai vertici di un poligono regolare di lato l 3. Il potenziale elettrico, definizione, relazione con l energia potenziale elettrostatica e calcolo del potenziale del campo generato da una carica puntiforme. 4. Energia potenziale elettrostatica di un sistema di cariche, formula e sua 5. Campo elettrico prodotto da distribuzioni continue di cariche: su una linea o una superficie. 6. Problemi nel caso di distribuzioni infinite di carica. Potenziale generato da distribuzioni infinite di carica. Esempi del piano e del filo infiniti. 7. Il campo elettrico sull asse di una spira con una distribuzione dipolare di carica. 8. Azione del campo elettrico su di un dipolo elettrico. 9. Potenziale elettrostatico del campo generato da un dipolo elettrico. 10. Calcolo del campo elettrico a partire dal potenziale elettrico. Esempio. 11. Potenziale lungo l asse di un disco uniformemente carico e da essa ricavare il campo elettrico lungo l asse. 12. 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. 13. Applicazione della legge di Gauss al calcolo del campo elettrostatico nel caso di distribuzioni a simmetria sferica. 1

2 14. Determinare il campo elettrico di una distribuzione di carica sfericamente simmetrica non uniforme. 15. Applicazione della legge di Gauss al calcolo del campo elettrostatico nel caso di distribuzioni a simmetria cilindrica. 16. Applicazione della legge di Gauss al calcolo del campo elettrostatico nel caso di distribuzioni a simmetria piana (piano infinito). 17. Campo elettrico di una distribuzione piana volumetrica (strato carico) e calcolo delle differenze di potenziale. 18. Campo elettrico di una distribuzione piana volumetrica (doppio strato carico) e calcolo delle differenze di potenziale. 19. Conduttori e campi elettrostatici, teorema di Coulomb. Esempio. 20. La legge di Gauss in forma differenziale ed il teorema della divergenza. 21. 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). 22. Andamento del campo elettrico e del potenziale elettrico all interno ed all esterno di una distribuzione cilindrica di carica: calcolo della capacità di un condensatore cilindrico. 23. Andamento del campo elettrico e del potenziale elettrico all interno ed all esterno di una distribuzione sferica di carica: calcolo della capacità di un condensatore sferico. 24. Andamento del campo elettrico e del potenziale elettrico all interno ed all esterno di una distribuzione volumetrica piana di carica. 25. La circuitazione del campo elettrostatico in forma integrale e locale. 26. Sistema di due conduttori sferici concentrici: calcolo dell andamento del potenziale e del campo elettrico quando il conduttore sferico interno possiede una carica Q. Schermo elettrostatico e messa a terra del sistema di due conduttori. 27. Condensatori in serie e parallelo: Espressione della capacità equivalente e 2

3 28. Energia elettrostatica immagazzinata in un condensatore. 29. Densità di energia elettrostatica, formula e sua 30. Elettrostatica in mezzi dielettrici: vettore di polarizzazione e relazione con le cariche di polarizzazione (carica di polarizzazione di superficie e di volume). 31. Induzione dielettrica e campo elettrico e loro leggi di discontinuità sulla superficie di separazione tra due dielettrici. 32. Capacità di condensatori in presenza di un dielettrico interposto. 33. Calcolo della capacità di un conduttore isolato, e di un condensatore sferico. Variazione della capacità di un condensatore nel caso di interposizione di un metallo e di un dielettrico tra le sue armature. 34. Modello classico della conduzione elettrica in un conduttore solido: definizione di velocità di deriva, del vettore densità di corrente. 35. Conservazione della carica: equazione di continuità e regime stazionario. 36. La legge di Ohm in forma macroscopica e microscopica: resistenza e resistività. 37. Resistori in serie e parallelo: Espressione della resistenza equivalente e 38. Prima e seconda legge di Kirchhoff. 39. Effetto Joule in forma locale e integrale. 40. I generatori di f.e.m. 41. Carica di un condensatore. Considerazioni energetiche sul lavoro fatto dal generatore e dall energia spesa nel carico dissipativo. 42. Scarica di un condensatore e bilancio energetico. 43. La seconda legge di Laplace: sua definizione. Derivazione della forza di Lorentz. 44. La forza di Lorentz e moto elicoidale delle cariche in presenza di campi magnetici. 45. Effetto Hall 3

4 46. La prima legge di Laplace e legge di Biot-Savart. Calcolo del campo di induzione magnetica generato da una spira lungo il suo asse. 47. Calcolo del campo di induzione magnetica generato da un filo di lunghezza finita. 48. Calcolo del campo di induzione magnetica generato da una spira quadrata in un generico punto al suo interno (nel centro per il canale A). 49. Calcolo del campo di induzione magnetica lungo l asse di un solenoide rettilineo di lunghezza finita percorso da una corrente continua. 50. Azione tra fili paralleli percorsi da corrente. 51. Azione del campo di induzione magnetica B su di una spira quadrata: momento di dipolo magnetico. Analogia con il dipolo elettrico. 52. Calcolo del campo di induzione magnetica nel caso di un solenoide rettilineo (di lunghezza infinita) percorso da una corrente continua. 53. La legge di Ampere in forma integrale. Esempio del solenoide. 54. Calcolo del campo di induzione magnetica per un filo di raggio R percorso da corrente. 55. Differenze ed analogie tra dipoli elettrici e magnetici 56. La legge di Faraday-Neumann-Lenz: esempi di applicazioni alla generazione di correnti variabili nel tempo. 57. Induttanza, mutua induzione. Esempio. 58. Calcolo del coefficiente di autoinduzione di un solenoide rettilineo (di lunghezza infinita) e di un solenoide toroidale. 59. Alternatore e suo bilancio energetico (spira che ruota in un campo B uniforme). 60. Chiusura ed apertura di un circuito RL: determinazione delle equazioni per le correnti e considerazioni energetiche. 61. Energia magnetica immagazzinata in un induttore: dimostrazione basata sull analisi energetica del circuito RL. 4

5 62. Densità di energia magnetica: dimostrazione nel caso di un solenoide rettilineo infinito. 63. Magnetostatica in presenza di materia. 64. La corrente di spostamento e la legge di Ampère-Maxwell. 65. Metodo simbolico per i circuiti in corrente alternata e impedenza dei vari componenti. 66. Risonanza nei circuiti RLC. 67. Potenza media assorbita da un carico in regime di corrente alternata e fattore di potenza. 68. Le equazioni di Maxwell in forma integrale. 69. Generalità sulle onde, caratteristiche generali. 70. Le equazioni di Maxwell in forma locale e le onde elettromagnetiche. 71. Il vettore di Poynting. 5