Anno Accademico 2017-2018 Corso di laurea: Ingegneria Elettronica-Telecomunicazioni-Informatica-Biomedica Classe di laurea: Ingegneria dell’Informazione ________________________________________________________________________ Denominazione insegnamento: Fisica 2 Codice: 502126 Tipologia di attività formativa: B Settore scientifico disciplinare: FIS/01 Docente: Prof. A. Agnesi / Laboratorio Sorgenti Laser Seminari didattici integrativi: Ing. L. Fregnani / Laboratorio Sorgenti Laser Orario di massima: Lezioni - Lun 11-13 Aula EF3, Giov 11-13 Aula EF2 Esercitazioni - Mar 9-11 Aula EF2, Ven 14-16 Aula EF2 Obiettivi formativi specifici Acquisizione delle nozioni fisiche fondamentali riguardanti i fenomeni elettromagnetici, sia in condizioni stazionarie che tempo-varianti, e delle tecniche necessarie per la loro analisi. Programma del corso Parte I: Lezioni sull’elettrostatica e le correnti stazionarie Carica elettrica e sue proprietà, conduttori ed isolanti, induzione e polarizzazione elettrostatica. Legge di Coulomb, distribuzione di cariche e principio di sovrapposizione. Azione a distanza e concetto di campo, campo elettrico E, rappresentazione grafica mediante le linee di campo. Concetto di flusso, legge di Gauss. Lavoro ed energia di una distribuzione di cariche, potenziale elettrostatico. Distribuzioni di carica, dipolo elettrico, azioni di forza su un dipolo elettrico, motori elettrici. Energia potenziale di un dipolo in un campo E. Gradiente, rotore e divergenza, forma locale della legge di Gauss e della circuitazione del campo elettrostatico. Equazioni di Poisson e di Laplace, unicità della soluzione per fissate condizioni al contorno. Conduttori e loro proprietà, capacità e condensatori, energia del campo elettrostatico. Dielettrici e loro proprietà, vettore polarizzazione P e campo D. Campi all'interfaccia tra materiali dielettrici diversi. Corrente elettrica, resistività e resistenza, legge di Ohm, potenza dissipata. Batterie e fem, cenni sulla fisica dei circuiti in corrente continua, leggi di Kirchhoff, circuiti RC.
Parte II: Lezioni sulla magnetostatica, l'induzione em e le correnti alternate Forza di Lorentz e campo magnetico, cariche in moto in un campo magnetico. Forza su una corrente in un campo B, momento della forza su correnti chiuse. Momento di dipolo magnetico, energia potenziale. Sorgenti di B, legge di Biot-Savart, forze tra correnti, effetto Hall. Legge di Gauss per il campo magnetico, legge di Ampère. Corrente di spostamento, legge di Ampère-Maxwell. Forma locale della legge di Gauss e della circuitazione del campo magnetico. Legge di Faraday, autoinduttanza, circuiti in campi magnetici variabili nel tempo, generatori elettrici.
Cenni alla fisica dei circuiti RL, energia del campo magnetico, mutua induttanza, trasformatori. Campi magnetici nella materia, para-dia-ferromagnetismo, vettore magnetizzazione M e campo H. Campi all'interfaccia tra materiali magnetici diversi. Parte III: Lezioni sulle onde em e l'ottica Introduzione generale alla fisica delle onde. Equazioni di Maxwell ed onde em. Vettore di Poynting e intensità di un'onda em. Polarizzazione, energia e quantità di moto delle onde em. Sorgente di radiazione em, interazione radiazione-materia, alcuni fenomeni naturali di origine em. Riflessione e trasmissione di onde em, indice di rifrazione, onde nei conduttori. Interferenza e diffrazione delle onde em. Ottica geometrica e formazione delle immagini. Introduzione alla relatività speciale ed emergenza del campo magnetico Calendario dettagliato del corso (2017-18) Prerequisiti: Corso di Fisica 1; corso di Geometria e Algebra; corsi di Analisi Matematica 1 e 2; rivestono particolare importanza il calcolo e l'analisi vettoriale (incluse le identità vettoriali, derivate vettoriali e teoremi fondamentali relativi al gradiente, divergenza e rotore). Nota importante: il superamento degli esami propedeutici non è mai controllato, anche se è improbabile che si possa superare l’esame di Fisica 2 senza una buona conoscenza teorica e pratica delle nozioni che vengono insegnate nei corsi propedeutici. Tipologia delle attività formative Lezioni: 45 Esercitazioni: 38 A fine semestre sono anche previste alcune lezioni in formato di seminari specialistici che illustrano le applicazioni dell'elettromagnetismo e dell'ottica. Crediti formativi - CFU: 9 Libro di testo e altro materiale didattico ADOTTATO: Mazzoldi-Nigro-Voci, FISICA vol. 2, 2a edizione, EdiSES (Napoli), ISBN 8879591525; il testo contiene, circa (ma non esattamente) nella stessa sequenza, tutti gli argomenti delle lezioni e molti degli esercizi assegnati. CONSULTABILI: Mencuccini-Silvestrini, FISICA - elettromagnetismo e ottica, Casa Editrice Ambrosiana; Serway-Jewett, FISICA per scienze e ingegneria, volume secondo, EdiSES; Feynman, THE FEYNMAN LECTURES ON PHYSICS, Addison-Wesley; Purcell-Morin, ELECTRICITY AND MAGNETISM, Cambridge University Press; questi due ultimi testi sono di un livello superiore rispetto a quello adottato, specialmente dal punto di vista fisico. ALTRO MATERIALE: una traccia delle esercitazioni in aula (con risultati) e temi d'esame (con soluzione) saranno via via resi disponibili e aggiornati in questo sito. VIDEOLEZIONI sintetiche registrate da A. Agnesi che coprono tutto il corso su piattaforma di e-learning KIRO, più alcune note e link di approfondimento.
Modalità di verifica dell'apprendimento L’esame consiste in una prova scritta ed eventualmente una orale (per coloro che hanno ottenuto una valutazione di 24/30, il massimo previsto per la sola prova scritta). Gli studenti che intendono sostenere la prova orale devono comunicarlo per e-mail al titolare del corso (A. Agnesi). Calendario e regole degli esami Per gli appelli è obbligatoria l'iscrizione telematica. Le date degli appelli sono riportate qui sotto. Esse si trovano anche sul sito di Facoltà: appelli: date e aule 24 gennaio 2018 - ore 14 aule EF1, EF2 23 febbraio 2018 - ore 9 aule EF3, EF4 marzo o aprile 2018: appello straordinario giugno 2018 luglio 2018 agosto 2018 settembre 2018 Appelli Straordinari Questi appelli sono a discrezione del docente e non sono appelli standard; come tali, seguono procedure non standard, che possono essere diverse di volta in volta. A tali appelli, per regolamento di Facoltà, possono accedere solo gli studenti che abbiano già frequentato il 3° anno. NON E’ PREVISTO UN APPELLO A NOVEMBRE (essendo già disponibile un esame apposta per “ritardatari”, vedi sotto). Avviso per studenti “ritardatari”: a discrezione del docente è concessa una prova esclusivamente orale in qualsiasi momento dell’anno agli studenti per i quali si verificano contemporaneamente queste tre condizioni (controlleremo con la segreteria ciascun caso): - manca solo Fisica 2 per laurearsi - hanno sostenuto almeno tre scritti di Fisica 2 (senza ritirarsi) fra 1/1/2016 e data attuale, ottenendo almeno un voto di 10/30 ATTENZIONE: questa non è una scorciatoia! Piuttosto si raccomanda di non rimandare troppo l’esame nella propria programmazione (vedi sotto). In ogni caso, anche se l’esame viene affrontato per ultimo, vi dà l’idea di cosa si pretende da un ingegnere appena entrato nel mondo del lavoro: saper isolare le nozioni di base per un argomento qualsiasi, “capire di cosa si parla” e identificare l’approccio per risolvere almeno semplici problemi in quell’ambito! Statistiche esami Si riporta l’andamento dell’esame di Fisica 2 per gli studenti “matricole” del corso, cioè quelli che risultano iscritti al corso per la prima volta nell’anno accademico (quindi non quelli del terzo anno, o ripetenti, o fuori corso).
Per “studenti attivi” si intendono quelli che almeno in un appello hanno consegnato un compito ed hanno ottenuto una votazione (anche se insufficiente). Si noti che la percentuale di superamento dell’esame nell’anno accademico risulta ANNO ACCADEMICO 2015/16
totale matricole
238
totale matricole promosse
65 27%
totale matricole attive
81 34%
(matricole attive promosse) / (matricole attive)
2016/17 - aggiornato 21/09/17
totale matricole
80%
212
totale matricole promosse
45 21%
totale matricole attive
64 30%
(matricole attive promosse) / (matricole attive)
70%
piuttosto alta per gli studenti attivi, 80% nel 2015/16 e 70% nel 2016/17. Purtroppo molti studenti scelgono semplicemente di posticipare l’esame al terzo anno oppure oltre, solo per scoprire che diventa molto più difficile superare un esame che richiede dimestichezza con tecniche matematiche dei primi due anni, a quel punto “arrugginite”… Consiglio: cercate di affrontare questo esame prima possibile!!! Il docente è sempre a disposizione per chiarimenti e spiegazioni. Testi Esercitazioni 2017-18 (con risultati numerici) Esercitazione 1 - 03/10/2017 Esercitazione 2 - 06/10/2017 Esercitazione 3 - 10/10/2017 Esercitazione 4 - 17/10/2017 Esercitazione 5 - 20/10/2017 Esercitazione 6 - 24/10/2017 Esercitazione 7 - 27/10/2017 Esercitazione 8 - 31/10/2017 Esercitazione 9 - 03/11/2017 Esercitazione 10 - 10/11/2017 Esercitazione 11 - 17/11/2017 Esercitazione 12 - 22/11/2017 Esercitazione 13 - 24/11/2017 Esercitazione 14 - 28/11/2017 Esercitazione 15 - 01/12/2017 Esercitazione 16 - 05/12/2017 Esercitazione 17 - 14/12/2017 Esercitazione 18 - 18/12/2017 strumenti ottici Esercitazione 19 - 21/12/2017 Esercitazione 20 - ripasso con temi d’esame scelti fra quelli qui sotto
A. Agnesi riceve su appuntamento (fissare per e-mail).
Tutorato A.A. 2017-2018: Gli esercizi svolti al precedente tutorato (2016-17) sono reperibili all’ indirizzo http:// www.itutorpavia.altervista.org/ Esiste anche un gruppo Facebook (iTutorPavia) per le comunicazioni "urgenti" con gli studenti. E’ incoraggiata la loro partecipazione! Programma tutorato 2017-18: martedì ore 16-18 aula EF2 mercoledì ore 16-18 aula EF4 (il mercoledì sono semplicemente ripetuti gli esercizi del martedì per offrire a tutti gli studenti la massima opportunità di partecipazione) preparazione pre-esame: martedì 16 gennaio aula 8 dalle 11 alle 13 martedì 23 gennaio aula C7 dalle 14 alle 16 (a disposizione fino alle 18)
Esami, soluzioni e esiti (a.a. 2014-15 / 2015-16) Primo appello (gen 2015): Testo, Soluzione Secondo appello (feb 2015): Testo, Soluzione Terzo appello (giu 2015): Testo, Soluzione Quarto appello (lug 2015): Testo, Soluzione Quinto appello (set 2015): Testo, Soluzione Sesto appello (set 2015): Testo, Soluzione Appello straordinario (nov 2015): Testo, Soluzione Primo appello (gen 2016): Testo, Soluzione Secondo appello (feb 2016): Testo, Soluzione Appello straordinario (apr 2016): Testo, Soluzione Terzo appello (giu 2016): Testo, Soluzione Quarto appello (lug 2016): Testo, Soluzione Quinto appello (ago 2016): Testo, Soluzione Sesto appello (sett 2016): Testo, Soluzione Esami, soluzioni e esiti (a.a. 2016-17) Primo appello (gen 2017): Testo, Soluzione Secondo appello (feb 2017): Testo, Soluzione Appello straordinario (mar 2017): Testo, Soluzione Terzo appello (giu 2017): Testo, Soluzione Quarto appello (lug 2017): Testo, Soluzione Quinto appello (ago 2017): Testo, Soluzione Sesto appello (sett 2017): Testo, Soluzione Esami, soluzioni e esiti (a.a. 2017-18) Primo appello (gen 2018): Testo, Soluzione, voti RICORDO AGLI STUDENTI DI COMPILARE IL QUESTIONARIO ONLINE SULLA DIDATTICA!!!
