Indice. Elettrostatica in presenza di dielettrici Costante dielettrica Interpretazione microscopica 119. capitolo. capitolo.

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1 Indice Elettrostatica nel vuoto. Campo elettrico e potenziale 1 1. Azioni elettriche 1 2. Carica elettrica e legge di Coulomb 5 3. Campo elettrico 8 4. Campo elettrostatico generato da sistemi di cariche con distribuzione spaziale fissa e nota 9 5. Teorema di Gauss Prima equazione di Maxwell Potenziale elettrico Alcune considerazioni sul significato di gradiente Dipolo elettrico Azioni meccaniche su dipoli elettrici in un campo elettrico esterno Sviluppo in serie di multipoli Rotore di un campo vettoriale. Sviluppi derivanti dalla conservatività del campo elettrostatico Coordinate curvilinee ortogonali 55 Riepilogo del Capitolo 1 60 Esercizi del Capitolo 1 63 Sistemi di conduttori e campo elettrostatico Campo elettrostatico e distribuzioni di carica nei conduttori Capacità elettrica Sistemi di condensatori Energia del campo elettrostatico Azioni meccaniche di natura elettrostatica nei conduttori Il problema generale dell elettrostatica nel vuoto Alcune proprietà matematiche dell equazione di Poisson e delle funzioni armoniche Soluzione del problema generale dell elettrostatica in alcuni casi notevoli Metodo delle cariche immagini Equazione di Laplace unidimensionale Soluzione per separazione di variabili 110 Riepilogo del Capitolo Esercizi del Capitolo Elettrostatica in presenza di dielettrici Costante dielettrica Interpretazione microscopica

2 Polarizzazione per deformazione (o polarizzazione elettronica) Polarizzazione per orientamento Il vettore polarizzazione elettrica P (o intensità di polarizzazione) Equazioni dell elettrostatica in presenza di dielettrici Il problema generale dell elettrostatica in presenza di dielettrici e le condizioni al contorno per i vettori E e D Energia elettrostatica in presenza di dielettrici Macchine elettrostatiche 145 Riepilogo del Capitolo Esercizi del Capitolo Corrente elettrica stazionaria Conduttori Corrente elettrica Densità di corrente ed equazione di continuità Resistenza elettrica e legge di Ohm Fenomeni dissipativi nei conduttori percorsi da corrente Forza elettromotrice e generatori elettrici Alcuni esempi di generatori elettrici Resistenza elettrica di strutture conduttrici ohmiche Circuiti in corrente continua Cariche su conduttori percorsi da corrente Conduzione elettrica nei liquidi Conduzione elettrica nei gas Superconduttori Cenno ad alcuni metodi di misura di correnti, differenze di potenziale e resistenze Circuiti percorsi da corrente quasi-stazionaria 204 Riepilogo del Capitolo Esercizi del Capitolo Fenomeni magnetici stazionari nel vuoto Forza di Lorentz e vettore induzione magnetica B Azioni meccaniche su circuiti percorsi da corrente stazionaria in un campo magnetico esterno Campo B 0 generato da correnti stazionarie nel vuoto Proprietà del vettore induzione magnetica B 0 nel caso stazionario Potenziali magnetostatici Potenziale scalare Potenziale vettore Interazioni fra circuiti percorsi da corrente stazionaria Effetto Hall Trasformazioni relativistiche del campo elettrostatico e del campo magnetostatico 264 Riepilogo del Capitolo Esercizi del Capitolo 5 273

3 Magnetismo nella materia Considerazioni introduttive generali Generalità sugli aspetti atomici del magnetismo Polarizzazione magnetica e sue relazioni con le correnti microscopiche Equazioni fondamentali della magnetostatica in presenza di materia e condizioni di raccordo per B e H Proprietà macroscopiche dei materiali dia-, para- e ferromagnetici Sostanze diamagnetiche Sostanze paramagnetiche Sostanze ferromagnetiche Interpretazione microscopica dei fenomeni di magnetizzazione della materia Relazione fra campo microscopico locale e campi macroscopici Precessione di Larmor Polarizzazione per orientamento e funzione di Langevin Interpretazione microscopica del diamagnetismo Interpretazione microscopica del paramagnetismo Interpretazione microscopica del ferromagnetismo Circuiti magnetici, elettromagneti e magneti permanenti Circuiti magnetici. Definizioni e approssimazioni Elettromagneti Magneti permanenti 320 Riepilogo del Capitolo Esercizi del Capitolo Campi elettrici e magnetici variabili nel tempo Induzione elettromagnetica. La legge di Faraday-Neumann Interpretazione fisica del fenomeno dell induzione elettromagnetica Flusso tagliato: configurazione del circuito che varia in un campo di induzione magnetica B costante nel tempo Variazione del flusso concatenato dovuta al moto delle sorgenti del campo B Variazione del flusso concatenato dovuta a variazione della corrente di alimentazione dei circuiti sorgente Forma locale della legge di Faraday-Neumann ed espressione della terza equazione di Maxwell nel caso non-stazionario Fenomeno dell autoinduzione e coefficiente di autoinduzione Induzione mutua Analisi energetica di un circuito RL Energia magnetica e azioni meccaniche Richiamo a energia elettrica e azioni meccaniche Energia magnetica nel caso di circuiti accoppiati Energia magnetica e forze su circuiti Elettrogeneratori e motori elettrici La quarta equazione di Maxwell nel caso non-stazionario

4 Espressioni generali di tipo locale per l energia magnetica 379 Riepilogo del Capitolo Esercizi del Capitolo Correnti alternate Considerazioni introduttive Generalità sulle equazioni differenziali lineari del secondo ordine Grandezze alternate Sviluppo in serie di Fourier delle grandezze periodiche Il metodo simbolico Il fenomeno della risonanza Potenza assorbita dai circuiti in corrente alternata Trasformatore statico Strumenti di misura delle grandezze elettriche alternate 418 Riepilogo del Capitolo Esercizi del Capitolo Onde elettromagnetiche Considerazioni introduttive Alcuni approfondimenti relativi alle equazioni di Maxwell Equazione delle onde elettromagnetiche Onde elettromagnetiche piane Onde sferiche Onde elettromagnetiche nei dielettrici. Dipendenza dell indice di rifrazione dalla frequenza dell onda Onde elettromagnetiche nei conduttori Spettro delle onde elettromagnetiche Conservazione dell energia e vettore di Poynting Quantità di moto di un onda elettromagnetica. Pressione di radiazione Densità di quantità di moto del campo elettromagnetico e tensore degli sforzi di Maxwell Potenziali del campo elettromagnetico (potenziali elettrodinamici) Covarianza relativistica dell elettrodinamica Trasformazioni di gauge Radiazione emessa da un dipolo oscillante e da una carica in moto accelerato Effetto Doppler 485 Riepilogo del Capitolo Esercizi del Capitolo Fenomeni classici di interazione fra radiazione e materia Condizioni di raccordo per i campi al passaggio da un mezzo materiale a un altro Riflessione e rifrazione delle onde elettromagnetiche Caratteristiche dell onda riflessa e dell onda rifratta. Legge di Snell 494

5 2. Caratteristiche dinamiche della riflessione e della rifrazione. Relazioni di Fresnel Dispersione della luce. Analisi spettrale e misura dell indice di rifrazione Riflessione su superfici metalliche lucide Luce naturale e radiazione polarizzata Velocità di gruppo Principio di Huygens-Fresnel e teorema di Kirchhoff Interferenza Olografia Diffrazione Diffrazione di Fraunhofer da fenditura rettilinea singola Diffrazione di Fraunhofer da un foro circolare Interferenza e diffrazione da doppia fenditura Reticolo di diffrazione Guide di luce e fibre ottiche Cavi coassiali Guide d onda 547 Riepilogo del Capitolo Esercizi del Capitolo Ottica geometrica Approssimazioni dell ottica geometrica. Raggi luminosi Definizioni generali Riflessione: specchi Rifrazione: diottro Sistemi diottrici centrati Lenti Lente spessa Lente sottile Proprietà di alcuni dispositivi ottici Proprietà energetiche delle immagini. Diaframmi Cenni ad alcuni dispositivi ottici di uso comune L occhio umano Ottica geometrica mediante l uso del formalismo matriciale 585 Riepilogo del Capitolo Esercizi del Capitolo Fotoni e materia Teoria classica della radiazione di corpo nero Legge di Planck per lo spettro di corpo nero Effetto fotoelettrico Effetto Compton Creazione di coppie, Bremsstrahlung e sezione d urto totale di interazione radiazione-materia Atomo di Bohr Dualismo particella-onda. Introduzione ai concetti della meccanica quantistica

6 1. Funzione d onda Principio di indeterminazione Equazione di Schrödinger Laser Conduzione nei solidi Elettroni negli atomi Elettroni nei solidi Semiconduttori 638 Appendice A Soluzioni degli esercizi 647 Appendice B Formule utili di matematica Trigonometria Numeri complessi Rappresentazione esponenziale Serie Relazioni vettoriali Equazioni differenziali Equazioni del primo ordine a quadratura immediata Equazioni del primo ordine a variabili separabili Equazioni lineari del primo ordine Equazioni lineari omogenee del secondo ordine a coefficienti costanti Equazioni del secondo ordine di tipo particolare 732 Indice analitico 735