FISICA II E LABORATORIO DI FISICA
Anno accademico e docente
Non hai trovato la Scheda dell'insegnamento riferita a un anno accademico precedente?
Ecco come fare >>
- English course description
- Anno accademico
- 2022/2023
- Docente
- FEDERICO MONTONCELLO
- Crediti formativi
- 8
- Periodo didattico
- Secondo Semestre
- SSD
- FIS/01
Obiettivi formativi
- Saper descrivere fenomenologicamente, interpretare scientificamente, e spiegare matematicamente tutti i fenomeni elettrici, magnetici, elettromagnetici e ottici descitti nel corso, con le loro applicazioni tecnologiche.
Saper progettare e montare semplici circuiti elettrici, verificarne il funzionamento mediante l'uso di oscilloscopi, generatori di funzioni e multimetri, ricavarne e spiegarne la curva di risposta.
Il corso fornirà, attraverso metodologie e tecnologie per l’insegnamento, conoscenze di base che siano di introduzione alla didattica delle Scienze nella Scuola Secondaria. Prerequisiti
- Si richiede la conoscenza dei concetti geometrici di base comprensivi dei prodotti scalari e vettoriali, della trigonometria, dell'analisi matematica di funzioni di una o più variabili (derivate, integrali, e loro interpretazione geometrica), delle equazioni differenziali di primo e secondo grado, integrali di linea, e il significato e il senso geometrico degli operatori differenziali gradiente, divergenza, rotore, delle approssimazioni funzionali (serie di Taylor e di Fourier). Si richiedono le conoscenze dei principi della cinematica (comprensivo del moto armonico e delle oscillazioni in generale), della meccanica del punto materiale e del corpo rigido (momento angolare, momento d'inerzia, momento torcente ed equazioni cardinali). Si richiedono le conoscenze delle leggi della termodinamica e della cinetica dei gas.
Contenuti del corso
- 1. ELETTROSTATICA
Legge di Coulomb, legge di Gauss e loro applicazioni. Potenziale elettrico. Operatori differenziali: gradiente, divergenza, rotore, laplaciano. Condensatori. Dielettrici. Corrente elettrica e legge di Ohm, leggi di Kirchhoff. Carica e scarica dei condensatori. Modello atomico di Bohr.
2. MAGNETISMO
Campo magnetico. Forza di Lorentz. Spettrometro di massa. Effetto Hall. Leggi di: Biot-Savart, Laplace prima e seconda, Ampère , Faraday. Equazioni di Maxwell. Induttanza. Proprietà magnetiche della materia: diamagnetismo, paramagnetismo, ferromagnetismo.
3. ONDE ELETTROMAGNETICHE E OTTICA
Onde elettromagnetiche. Ottica geometrica: leggi della riflessione, rifrazione, diottri, specchi e lenti. Microscopi. Interferenza, diffrazione e polarizzazione della luce. Applicazioni. Cenno alla diffrazione a Raggi X. Relazione di De Broglie e cenni alla diffrazione da elettroni.
4. ELEMENTI DI ELETTRONICA (Laboratorio di Fisica)
Ponte di Wheatstone e applicazioni. Correnti alternate. Impedenza. Circuiti RLC oscillanti. Forzante, Risonanza, Fattore Qualità. Filtri RC in corrente alternata. Guadagno e decibel. Semiconduttori. Cenno alla teoria delle bande. Drogaggio di tipo p, n. Giunzioni, diodi, transistor. Applicazioni. Principi di funzionamento e uso dei principali dispositivi elettronici: generatori, strumenti di misura digitali, oscilloscopio, circuiti RC (filtri), RLC, diodi, rettificatori, termometro digitale, LED e fotodiodi. Montaggio di semplici circuiti ed esperienze di laboratorio. Cenni all'uso della trasformata di Fourier per l'analisi dei segnali e la diffrazione ottica e relativa esperienza di laboratorio. Metodi didattici
- Lezioni teoriche con molti riferimenti ad applicazioni (apparati sperimentali e tecnologia) tramite video, immagini, e applet di simulazione.
Quattro sedute di laboratorio nel mese di Maggio con pratica di elettronica. Modalità di verifica dell'apprendimento
- Esame scritto+orale.
Lo scritto può consistere nel superamento di due parziali durante l'attività didattica, o di un totale nelle sessioni previste.
Il primo parziale verte su 3 esercizi:
1. Risoluzione di circuito elettrico tramite leggi di Kirchhoff;
2. Studio di condensatore con inserimento di lastre isolanti o metalliche;
3. Problema sulle leggi di Laplace e Faraday.
Il secondo parziale verte su 4 esercizi:
1. Trasformatori con nuclei ferromagnetici;
2. Diottri e specchi;
3. Microscopio composto;
4. Esercizio di ottica ondulatoria
L'orale è singolo, ma diviso in 4 parti: nella prima, lo studente può esporre brevemente, con padronanza di linguaggio e completezza, un argomento a piacere. Nelle altre tre parti, le domande saranno focalizzate su argomenti di 1. Elettricità; 2. Magnetismo; 3. Onde elettromagnetiche e/o ottica geometrica/ondulatoria; 4. Correnti alternate, o Semiconduttori, o descrizione teorica ed operativa di esperienza di laboratorio.
Si ricorda che lo studente per affrontare la prova d'esame deve aver già sostenuto l'esame di Fisica I. Testi di riferimento
- 1. D. Halliday, R. Resnick, S. Krane "Fisica 2" Ed. Ambrosiana (QUINTA edizione). ATTENZIONE: NON PRENDERE l'Halliday-Resnick-Walker, che è un libro diverso.
2. P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci
Curatori: R. C. Iotti, G. Barbero
"Fisica. Elettromagnetismo e onde"
Edizione 3. Editore Edises (2021)
ISBN 883623030X.
