Appunti Fisica 2 completi

Appunti di fisica 2 presi a lezione del prof. Pier Gianni Medaglia.
Argomenti trattati:
Elettrostatica nel vuoto
Cariche elettriche. Isolanti e conduttori.
Triboelettricità; Isolante; Conduttore;
Struttura elettrica della materia.
Carica di un corpo; Sistema elettricamente isolato; Induzione elettrostatica
La legge di Coulomb.
Carica puntiforme; Legge di Coulomb; Principio di sovrapposizione
Campo elettrostatico.
Campo elettrostatico; Campo elettrostatico di una carica puntiforme; Campo elettrostatico di un sistema discreto di n cariche puntiformi; Conservatività del campo elettrostatico
Campo elettrostatico prodotto da una distribuzione continua di cariche.
Corpo esteso; Campo elettrostatico di un corpo esteso; Densità di carica, Volumica, Superficiale, Lineare
Linee di forza del campo elettrostatico.
Linea di campo; Linea di campo elettrostatico
Lavoro della forza elettrica. Energia potenziale elettrostatica.
Lavoro della forza elettrostatica; Energia potenziale elettrostatica; Energia potenziale elettrostatica di un sistema di due cariche puntiformi; Energia potenziale elettrostatica di un sistema di n cariche puntiformi
Tensione, potenziale. Calcolo del potenziale elettrostatico.
Potenziale elettrostatico; Tensione; Potenziale elettrostatico di una carica puntiforme; Potenziale elettrostatico di n cariche puntiformi; Potenziale elettrostatico di un corpo esteso
Il campo come gradiente del potenziale. Superfici equipotenziali.
Calcolo del campo elettrostatico noto il potenziale; Superficie equipotenziale
Il dipolo elettrico. La forza su un dipolo elettrico.
Dipolo elettrico; Momento di dipolo elettrico; Potenziale elettrostatico del dipolo elettrico; Campo elettrostatico del dipolo elettrico; Momento meccanico sul dipolo elettrico in un campo elettrostatico esterno; Lavoro di rotazione; Energia potenziale del dipolo elettrico
Flusso del campo elettrostatico.
Flusso di campo elettrostatico
Legge di Gauss. Alcune applicazioni e conseguenze della legge di Gauss. La divergenza del campo elettrostatico.
Teorema di Gauss per il campo elettrostatico*; Forma locale del teorema di Gauss per il campo elettrostatico*
Elettrostatica nei conduttori e nei dielettrici
Conduttori in equilibrio.
Conduttori elettronici all’equilibrio; Teorema della carica superficiale*; Teorema dell’equipotenzialità*; Conseguenza dell’equipotenzialità; Teorema di Coulomb*; Osservazione; Induzione elettrostatica; Potenziale elettrostatico di n conduttori collegati
Conduttore cavo.
Gabbia di Faraday*
Schermo elettrostatico. Strato piano. Discontinuità del campo elettrico.
Schermo elettrostatico
Condensatori.
Condensatore (capacitore); Capacità; Capacità di un condensatore; Capacità di una sfera carica
Collegamento di condensatori.
Condensatore equivalente; Condensatori in parallelo; Conservazione di carica; Partitore capacitivo per condensatori in parallelo; Condensatori in serie; Partitore capacitivo per condensatori in serie
Energia del campo elettrostatico.
Energia immagazzinata da un condensatore; Densità di energia elettrica
Dielettrici. La costante dielettrica. Polarizzazione dei dielettrici. Energia del campo elettrostatico.
Dielettrico; Polarizzazione di un dielettrico; Costante dielettrica relativa; Costante dielettrica assoluta; Rigidità elettrica; Polarizzazione elettronica; Condensatori riempiti parzialmente da dielettrico, Lateralmente, Inferiormente; Suscettività dielettrica; Carica di polarizzazione; Intensità di polarizzazione; Dielettrico lineare; Intensità di polarizzazione in un dielettrico lineare*
Corrente elettrica
Conduzione elettrica.
Conduzione elettrica
Corrente elettrica.
Corrente elettrica; Intensità di corrente; Densità di corrente; Flusso di densità di corrente*
Corrente elettrica stazionaria.
Condizione di stazionarietà
Legge di Ohm della conduzione elettrica. Modello classico della conduzione elettrica.
Legge di Ohm per la conducibilità elettrica*, Isolante, Conduttore, Superconduttore; Effetto Joule; Legge di Ohm per conduttori metallici*
Resistori in serie e parallelo.
Resistore Resistori in serie Resistori in parallelo
Forza elettromotrice.
Forza elettromotrice
Legge di Ohm generalizzata.
Legge di Ohm generalizzata; Carica del condensatore*; Scarica del condensatore*; Nodo; Maglia; Leggi di Kirchhoff, Conservazione di carica, Equipotenzialità
Magnetostatica
Interazione magnetica.
Magnete permanente; Magnete artificiale (calamita); Osservazione
Campo magnetico.
Campo di induzione magnetica; Linee di campo magnetico; Geomagnetismo
Elettricità e magnetismo.
Elettromagnete
Forza magnetica su una carica in moto.
Forza di Lorentz
Moto di una particella carica in un campo magnetico B.
Moto di una carica in un campo magnetico uniforme*
Forza magnetica su un conduttore percorso da corrente. Momenti meccanici su circuiti piani.
2^ legge elementare di Laplace*; Spira; Momento di dipolo magnetico; Momento meccanico su spira in campo magnetico uniforme*; Energia potenziale della spira in campo magnetico uniforme
Teorema di equivalenza di Ampère.
Teorema di equivalenza di Ampère
Campo magnetico prodotto da una corrente. Calcoli di campi magnetici prodotti da circuiti particolari.
1^ legge elementare di Laplace (legge di Ampère-Laplace); Campo magnetico generato da una carica in moto*; Legge di Biot-Savart*; Solenoide indefinito
Azioni elettrodinamiche tra fili percorsi da corrente.
Forza attrattiva tra correnti*
Legge di Ampère. Teorema della circuitazione di Ampère.
Legge di Ampère*; Forma locale della legge di Ampère*; Campo magnetico del solenoide rettilineo*
Divergenza del vettore induzione magnetica.
Teorema di Gauss per il magnetismo; Forma locale del teorema di Gauss per il magnetismo*
Diamagneti, paramagneti e ferromagneti: il vettore magnetizzazione.
Magnetismo nella materia; Diamagnetismo, Paramagnetismo, Ferromagnetismo; Permeabilità magnetica relativa; Suscettività magnetica, Diamagneti, Paramagneti, Ferromagneti; Corrente amperiana; Diamagnete perfetto; Magnetizzazione dei ferromagneti
Induzione elettromagnetica
Legge di Faraday dell'induzione elettromagnetica.
Induzione elettromagnetica; Esperimento di Faraday; Legge di Faraday-Neumann-Lenz; Legge di Lenz; Forma locale della legge di Faraday-Neumann-Lenz*; Legge di Felici*
Origine del campo elettrico indotto e della f.e.m. indotta. Applicazioni della legge di Faraday.
Campo elettromotore indotto*
Legge di Ampère-Maxwell. Corrente di spostamento.
Legge di Ampère-Maxwell*; Forma locale della legge di Ampère-Maxwell*
Autoinduzione.
Autoinduzione; Induttanza di un solenoide cilindrico*; Induttore; Carica dell’induttore*; Energia immagazzinata da un induttore; Densità di energia magnetica
Le equazioni di Maxwell in forma differenziale.
Equazioni di Maxwell
Le onde elettromagnetiche. L'equazione delle onde. Il vettore di Poynting. Perpendicolarità di E e B in una onda elettromagnetica.
Onda; Fronte d’onda; Forma d’onda; Mezzo non dispersivo; Mezzo dispersivo; Onda monocromatica; Vettore di Poynting; Spettro; Onda armonica complessa; Pacchetto d’onda; Teorema di Fourier; Relazione di dispersione, Velocità di fase, Velocità di gruppo, Dispersività del mezzo; Onda elettromagnetica*; Proprietà dell’onda elettromagnetica, Velocità, Densità di energia trasportata, Radiazione di fondo, Relazione tra i moduli dei campi*, Perpendicolarità tra i campi*, Onda polarizzata linearmente
Cenni di meccanica quantistica
Fallimento dell'elettromagnetismo classico. Dualità onda-particella. Effetto fotoelettrico: i fotoni.
Meccanica quantistica; Esperimenti fondamentali della meccanica quantistica, Radiazione termica/di corpo nero, Quantizzazione, Dualità onda-corpuscolo, Effetto fotoelettrico, Potenziale d’arresto, Spettro di emissione dei gas, Legge di Rydberg-Ritz; Transizione elettronica
L'atomo di Bohr.
Modelli atomici, Modello a panettone (Thompson), Esperimento di Rutherford, Modello planetario (Rutherford); Probabilismo; Modello semiclassico di Bohr; Conferma della legge di Rydberg-Ritz nell’atomo di Bohr
Proprietà ondulatorie della materia. Relazione di De Broglie.
Onda di materia; Relazione di De Broglie; Momento angolare quantizzato; Diffrazione alla Bragg; Legge di Bragg; Spettro di diffrazione; Esperimento di Davidson e Germer; Microscopio elettronico
Fondamenti di meccanica quantistica. Principio di indeterminazione di Heisenberg.
Meccanica ondulatoria; Principio di indeterminazione di Heisenberg; Densità di probabilità
L'equazione di Schrödinger dipendente dal tempo. Significato fisico della funzione d'onda. Equazione di Schrödinger indipendente dal tempo.
Equazione d’onda di Schrödinger, Condizione di normalizzazione, Equazione dipendente dal tempo, Equazione indipendente dal tempo*; Relazione di dispersione dell’onda di materia
Stati stazionari.
Autofunzione e autostato; Stato sovrapposto
Soluzione dell'equazione di Schrödinger indipendente dal tempo in alcuni casi rilevanti: particella libera, buca di potenziale, barriera di potenziale (effetto tunnel).
Particella libera; Particella libera sull’asse x; Buca di (energia) potenziale a pareti infinite; Particella in buca di (energia) potenziale a pareti infinite; Proprietà quantizzate della particella in buca di (energia) potenziale a pareti infinite, Quantità di moto, Energia dell’autostato, Inesistenza di particelle a riposo, Lunghezza d’onda, Nodi, Buca di (energia) potenziale a pareti finite, Particella in buca di (energia) potenziale a pareti finite, Barriera (dente) di potenziale, Effetto tunnel quantistico, Microscopio a effetto tunnel (STM)
Bande di energia nei solidi: metalli, isolanti e semiconduttori.
Conduzione elettrica nei metalli; Drogaggio