Corso di Elettricità e Magnetismo

Lezione 1 • Natura e proprietà della carica elettrica

Tratta la quantizzazione, la conservazione e la polarità della carica. Ancora tutta l'analisi elettrostatica successiva a una comprensione a livello atomico.

Lezione 2 • Principio di sovrapposizione per cariche multiple

Estende la legge di Coulomb a sistemi di tre o più cariche utilizzando l'addizione vettoriale. Sviluppa la fluidità nella risoluzione dei problemi necessaria per il lavoro successivo sul campo elettrico.

Lezione 3 • Distribuzione di carica e induzione

Esamina la distribuzione superficiale di carica sui conduttori e l'elettrizzazione per induzione. Prepara gli studenti alle applicazioni della legge di Gauss nel capitolo successivo.

Lezione 1 • Applicazione della legge di Gauss a sistemi simmetrici

Risolve i campi per simmetria sferica, cilindrica e planare utilizzando la legge di Gauss. Rafforza quando e perché la legge semplifica integrali altrimenti complessi.

Lezione 2 • Legge di Gauss: enunciato e flusso

Definisce il flusso elettrico ed enuncia la legge di Gauss in forma integrale. Stabilisce la strategia basata sulla simmetria per semplificare i calcoli dei campi.

Lezione 3 • Campo elettrico di distribuzioni continue di carica

Applica l'integrazione a barre, anelli e dischi carichi. Sviluppa capacità di calcolo dei campi basate sul calcolo infinitesimale, utilizzate in tutto il corso.

Lezione 4 • Concetto e visualizzazione del campo elettrico

Introduce il campo come forza per unità di carica di prova e utilizza diagrammi a linee di campo. Sposta il pensiero dall'azione a distanza all'interazione mediata dal campo.

Lezione 1 • Relazione tra campo elettrico e potenziale

Ricava la relazione di gradiente tra campo e potenziale. Permette agli studenti di estrarre informazioni sul campo da mappe di potenziale e viceversa.

Lezione 2 • Potenziale di distribuzioni continue di carica

Integra il potenziale di una carica puntiforme su barre, anelli e dischi. Estende le competenze basate sul calcolo infinitesimale dal capitolo del campo elettrico alle quantità scalari.

Lezione 3 • Lavoro, energia e potenziale elettrico

Collega il lavoro compiuto dalla forza elettrica alle variazioni di energia potenziale. Motiva il potenziale scalare come alternativa più conveniente ai campi vettoriali.

Lezione 4 • Conduttori e potenziale in equilibrio

Mostra che le superfici dei conduttori sono equipotenziali e analizza la geometria dei condensatori. Collega la teoria del potenziale al capitolo successivo sulla capacità elettrica.

Lezione 1 • Energia immagazzinata in un condensatore

Ricava l'energia immagazzinata in termini di carica, tensione e capacità elettrica. Introduce la densità di energia come concetto basato sul campo, applicabile a tutti i sistemi elettromagnetici.

Lezione 2 • Applicazioni pratiche dei condensatori

Esamina i tipi reali di condensatori, le tolleranze e i casi d'uso per l'accumulo di energia. Fonda la conoscenza teorica in contesti ingegneristici e tecnologici.

Lezione 3 • Dielettrici e polarizzazione

Spiega la polarizzazione molecolare, la costante dielettrica e il suo effetto sulla capacità elettrica. Collega il comportamento microscopico dei dipoli ai parametri macroscopici dei circuiti.

Lezione 4 • Capacità elettrica e geometria del condensatore

Definisce la capacità elettrica come carica per unità di tensione e la ricava per geometrie a piastre parallele, cilindriche e sferiche. Stabilisce i fattori geometrici che controllano la capacità elettrica.

Lezione 1 • Resistori in serie e in parallelo

Ricava la resistenza equivalente per reti in serie e in parallelo e applica i partitori di tensione. Costruisce capacità sistematiche di semplificazione dei circuiti.

Lezione 2 • Sorgenti di forza elettromotrice e resistenza interna

Modella batterie e generatori come sorgenti di forza elettromotrice con resistenza interna. Spiega la caduta di tensione ai terminali sotto carico, fondamentale per la progettazione di circuiti reali.

Lezione 3 • Dissipazione di potenza e misure nei circuiti

Calcola la potenza nei resistori e analizza gli effetti di carico di amperometri e voltmetri. Collega l'analisi teorica all'accuratezza pratica delle misurazioni.

Lezione 4 • Corrente, resistenza e legge di Ohm

Definisce la densità di corrente, la resistività e la legge di Ohm a livello microscopico e macroscopico. Stabilisce la relazione fondamentale V-I per tutta l'analisi dei circuiti.

Lezione 1 • Moto circolare ed elicoidale nei campi magnetici

Analizza il moto ciclotronico e le traiettorie elicoidali di particelle cariche. Si applica a spettrometri di massa, ciclotroni e dispositivi di confinamento del plasma.

Lezione 2 • Forza su conduttori percorsi da corrente

Ricava la forza su un segmento di corrente rettilineo e curvo in un campo magnetico. Collega la forza a livello di particella al comportamento macroscopico del conduttore.

Lezione 3 • Forza di Lorentz su cariche in movimento

Ricava la forza magnetica su una carica in movimento e la combina con la forza elettrica. Permette l'analisi del moto di particelle in campi E e B combinati.

Lezione 4 • Effetto Hall e identificazione dei portatori di carica

Spiega l'effetto Hall e il suo uso per determinare il segno e la densità dei portatori. Dimostra come le forze magnetiche rivelino proprietà microscopiche dei conduttori.

Lezione 1 • Forze tra correnti parallele e materiali magnetici

Ricava la forza per unità di lunghezza tra fili paralleli e introduce la permeabilità magnetica. Collega il magnetismo basato sulle correnti alle proprietà magnetiche dei materiali.

Lezione 2 • Legge di Ampère: enunciato e applicazione

Enuncia la legge di Ampère in forma integrale e identifica le condizioni di simmetria per il suo utilizzo. Ricalca la strategia della legge di Gauss applicata in precedenza ai campi elettrici.

Lezione 3 • Campo magnetico di spire e bobine

Integra Biot-Savart su spire circolari e coppie di bobine di Helmholtz. Costruisce le basi per l'analisi di solenoidi e toroidi nelle sezioni successive.

Lezione 4 • Solenoidi e toroidi

Applica la legge di Ampère per ricavare i campi interni uniformi di solenoidi e toroidi. Stabilisce le basi per l'analisi dell'induttanza e dei trasformatori nei capitoli successivi.

Lezione 1 • Equazioni di Maxwell e onde elettromagnetiche

Presenta tutte e quattro le equazioni di Maxwell, introduce la corrente di spostamento e ricava l'equazione d'onda. Culmina il corso unificando elettricità, magnetismo e ottica.

Lezione 2 • Legge di Faraday dell'induzione elettromagnetica

Enuncia la legge di Faraday in termini di variazione del flusso magnetico e ricava la forza elettromotrice indotta. Unifica i fenomeni elettrici e magnetici in un'unica relazione dinamica.

Lezione 3 • Mutua induttanza e trasformatori

Ricava la mutua induttanza e la applica ai rapporti di tensione e corrente del trasformatore ideale. Collega la teoria dell'induzione alla tecnologia di trasmissione della potenza.

Lezione 4 • Legge di Lenz e conservazione dell'energia

Applica la legge di Lenz per determinare la direzione della corrente indotta e verifica la conservazione dell'energia. Rafforza il significato fisico dietro il segno negativo nella legge di Faraday.