Corso di Fisica Volume III. Elettromagnetismo

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1 Corso di Fisica Volume III Elettromagnetismo Introduzione Carica elettrica, Isolanti, Conduttori, Semiconduttori Elettrometro di Kolbe, l'atomo parametri caratteristici Conservazione e quantizzazione della carica Fenomeno d'induzione elettrostatica Pozzo di Faraday, Elettroforo di Volta Principio di conservazione della carica Forza di Coulomb e intensità del campo elettrico, costanti dielettriche Risultante delle forze elettriche tra cariche esercizi Linee di forza del campo elettrico Flusso del campo elettrico Calcolo del numero di linee del campo elettrico Teorema di Gauss Teorema di Coulomb Determinazione del campo elettrico generato da una sfera di raggio R Campo generato da una distribuzione uniforme di carica su un piano infinitamente esteso Calcolo del campo elettrico tra due piani paralleli infinitamente estesi Calcolo del campo elettrico su un piano infinitamente lungo con densità di carica Calcolo del campo elettrico all'interno della sfera Potere dispersivo delle punte Distribuzione superficiale della carica Schermi elettrostatici Misura della carica elettrica e sua quantizzazione esperimento di Millikan Lavoro elettrico e potenziale Condensatore piano Potenziale di una carica puntiforme Conservazione dell'energia ed energia potenziale L'elettrovolt Relazione tra potenziale e campo elettrico Sistemi elettrostatici Significato della grandezza capacità Andamento del campo elettrico ai bordi del condensatore Condensatore cilindrico

2 Condensatore sferico Energia nei campi elettrostatici Energia accumulata in un condensatore Condensatore e dielettrici Collegamenti di condensatori parallelo e serie Moto di una carica in un campo elettrico Corrente elettrica nei conduttori Generatori di forza elettromotrice Verso della corrente elettrica e densità di corrente Prima legge di ohm Resistenza elettrica Conduttori ohmici e non ohmici Seconda legge di ohm La resistività e la temperatura Fenomeni dissipativi nei conduttori percorsi da corrente Effetto termoelettrico Meccanismo di conduzione nei conduttori e nei semiconduttori Conduzione elettrica nei gas Scarica nei gas rarefatti Energia di una corrente Pile ed accumulatori Resistenze in serie e parallelo, partitore di tensione Divisore di corrente Principi di Kirchhoff e circuiti in c.c. Metodo delle correnti nei rami e regole sui segni, rami, maglie e nodi Strumenti di misura amperometri, voltometri, ohmetri, misure di correnti e tensioni Carica di un condensatore attraverso una resistenza, andamento della carica e della scarica, Simulazione con Mathcad Ponte di Wheatstone Campo magnetico ed interazione tra magneti Azione del campo magnetico per una carica in moto forza di Lorentz Possibili traiettorie di una carica positiva e negativa in un campo magnetico Traiettoria elicoidale di una carica immersa in un campo magnetico, Camera a nebbia Moto di una carica in presenza di un campo elettrico e magnetico Fasce di Van Allen

3 Misura del rapporto carica massa dell'elettrone Spettrometro di massa Gli acceleratori di particelle il ciclotrone il Cern Effetto Hall Effetti magnetici delle cariche in movimento Campi magnetici prodotti da correnti esperimento di Oersted Campo magnetico generato da un filo rettilineo di lunghezza indefinita Campo magnetico generato da due fili rettilineo indefiniti percorsi da corrente Azione magnetica su un filo percorso da corrente, bilancia di Faraday Azione magnetica tra fili percorsi da corrente Campo magnetico sull'asse di una spira Campo magnetico in una bobina Forze magnetiche tra correnti indebolimento e rafforzamento delle linee Galvanometro delle tangenti, misura della componente orizzontale del campo magnetico terrestre Amperometro elettromagnetico Sostanze immerse in un campo magnetico, classificazione delle sostanze dal punto di vista magnetico Circuiti magnetici Campo di eccitazione magnetica Permeabilità assoluta e relativa Isteresi magnetica Flusso del campo magnetico Lavoro delle forze magnetiche Bobina avvolta da un anello toroide legge di Hopkinson Collegamento in serie e parallelo nei circuiti magnetici Circuitazione del campo magnetico Applicazioni del campo magnetico, risonanza magnetica, treno a lievitazione magnetica, registrazione magnetica del suono Induzione magnetica aspetti quantitativi legge di Faraday - Neumann Legge di Faraday _Lenz - Neuman Campi elettrici indotti da campi magnetici variabili Generazione di un campo magnetico come variazione del campo elettrico Equazioni di Maxwell come concentrazione del teorema di Gauss per il campo elettrico e il campo magnetico, della legge di Faraday - Neumann - Lenz, Legge di Amper - Maxwell Equazioni di Maxwell nei moti stazionari Induttanza di un circuito e calcolo del coefficiente di auto induzione Calcolo del coefficiente di auto induzione di una spira Energia del campo magnetico creato dalla corrente

4 Analogie elettromeccaniche Circuiti in corrente alternata Onde elettromagnetiche Studio dei fenomeni transitori nei circuiti RL ed RC Spira rotante all'interno di un campo magnetico Potenza e valore efficace di una tensione sinusoidale Circuito resistivo, induttivo, capacitivo in regime sinusoidale Circuito RLC in regime sinusoidale, coefficiente di risonanza, simulazione con mathcad Circuiti RC, RL in regime sinusoidale Produzione e trasporto di energia elettrica Alternatori trifase, trasformatori come riduttore ed elevatore di tensione Analogie tra risonanza elettrica e risonanza meccanica Circuito LC e sistema massa molla e pendolo Onde elettromagnetiche Esperimenti eseguiti da Hertz Velocità delle onde elettromagnetiche Energia trasportata da un'onda Vettore di Poynting Quantità di moto di un'onda elettromagnetica Spettro delle onde elettromagnetiche, spettro del visibile Relatività Trasformazioni Galileiana Moto relativo traslatorio Trasformazioni galileiane delle posizioni e delle velocità Equazioni ed invarianza Relatività spazio - tempo Irregolarità nella rotazione dell'orologio terrestre Esperimento di michelson - Morley con onde acustiche e con fascio di luce Ipotesi di Lorenz - Fitzgerald Ipotesi di trascinamento dell'etere Concetto di simultaneità degli eventi Esempio di simultaneità proposto da Einstein Conseguenze della non assolutezza del concetto di simultaneità Trasformazioni di Lorentz Dilatazione dei tempi e contrazione degli spazi Composizione relativistica delle velocità

5 Dinamica relativistica Principio di relatività generale Effetto doppler relativistico Relazione di Einstein massa. velocità Seconda legge di Newton dal punto di vista relativistico Massa energia Relazione tra energia e quantità di moto e invariante relativistico Relatività e leggi di conservazione Carattere corpuscolare della luce e teoria dei fotoni Radiazione termica, fotoluminescenza, elettroluminescenza, chemioluminescenza Corpo nero e legge di Kirchhoff, formula di Wien,e formala James Teoria dei fotoni Massa e quantità di moto dei fotoni Visione scotoscopica Proprietà corpuscolare della luce ed effetto fotoelettrico Effetto fotoelettrico e Wilhelm Hallwachs L'effetto fotoelettrico e l'equazione di Einstein Effetto fotoelettrico interno I pannelli solari Diffusione Compton o Effetto fotogalvanico Diffusione della radiazione luminosa Fenomeno della luminescenza Proprietà ondulatorie della materia Diffrazione dei raggi X Diffrazione degli elettroni Microscopio elettronico Dualismo onda - particella Principio di indeterminazione Principio di complementarietà Equazione della meccanica quantistica Effetto tunnel dal punto di vista quantistico

6 Modello nucleare dell'atomo Modello di Bohr Balmer e le righe spettrali Serie di righe spettrali di Lyman, Paschen, brackett, Pluff Raggi X Produzione di Bremsstrahlung Produzione di spettri di raggi X caratteristici Limiti di assorbimento dei raggi X Effetto Compton Atomo di idrogeno Proprietà del nucleo numero di massa Nuclei leggeri Dimensioni dei nuclei (nucleo come una sfera) Forza nucleare Il deuterone Modelli nucleari e struttura del nucleo Reattori nucleari Modello a goccia Modello a guscio Radioattività Decadimento beta Decadimento beta del neutrone Radiazioni beta Datazione Archeologica Raggi gamma Decadimento radioattivo Trasmutazione artificiale Decadimento alfa Decadimento beta il neutrino Decadimento Gamma Classificazione delle reazioni nucleari Sistema del laboratorio e sistema del centro di massa Energie nelle reazioni nucleari Sezione d'urto del nucleo Reazioni nucleari Radiazione alfa Difetto di massa Modello a particelle o a strati indipendenti

7 Bombardamento nucleare Energia nucleare per fissione Reattori nucleari e bomba atomica Energia nucleare per fusione Dispositivi di rilevazione e misura delle radiazioni Contatore di Geiger - Muller Unità di misura il curie, becquerel, coulomb, rontgen, rem, rad, gray, sievert