Istituto Salesiano "Sacro Cuore" Liceo Scientifico

Istituto Salesiano "Sacro Cuore"
Liceo Scientifico - Classe IVB
Programma svolto di Fisica nell'a.s. 2013 - 2014
Prof. Davide Germanò
COMPLEMENTI DI TEORIE TERMODINAMICHE REVERSIBILI
Funzioni di stato. Grandezze intensive e grandezze estensive. Principio zero
della termodinamica. Trasformazioni reali e trasformazioni quasistatiche.
Lavoro termodinamico. Lavoro di una trasformazione isobara. Lavoro di una
trasformazione isoterma. Il lavoro non è una funzione di stato. Primo principio
della termodinamica e sue conseguenze. Applicazioni al primo principio:
caso della trasformazione isocora; caso della trasformazione isobara; caso
della trasformazione isoterma; caso della trasformazione adiabatica; caso
della trasformazione ciclica. Macchine Termiche. Sorgente ideale di calore.
Enunciato del secondo principio della termodinamica secondo Kelvin e
secondoClausius. Equivalenza dei due enunciati (senza dimostrazione).
Rendimento di una macchina termica. Enunciato del secondo principio in
termini di rendimento.
LA CARICA ELETTRICA E LA LEGGE DI COULOMB
L’elettrizzazione per strofinio. L’ipotesi di Franklin. Il modello microscopico. I
conduttori e gli isolanti. Il modello microscopico. L’elettroscopio e la
definizione operativa della carica elettrica. La misura della carica elettrica. Il
coulomb. Principio di conservazione della carica elettrica. La legge di
Coulomb. Direzione e verso della forza elettrica. La costante dielettrica. Il
principio di sovrapposizione. L’esperimento di Coulomb. La forza di Coulomb
nella materia. La costante dielettrica assoluta. L’elettrizzazione per induzione.
La polarizzazione.
IL CAMPO ELETTRICO
Definizione di campo vettoriale. Definizione di campo scalare. Definizione del
vettore campo elettrico. Analogia delle forme matematiche che definiscono il
campo gravitazionale e il campo elettrico di una carica puntiforme. Campo
elettrico di più cariche puntiformi. Le linee del campo elettrico. Costruzione
delle linee del campo di una carica puntiforme. Costruzione delle linee di
campo di due cariche puntiformi. Il flusso del campo elettrico attraverso una
superficie ed il vettore superficie. Flusso del campo elettrico per superfici
dello spazio e relativa costruzione geometrica attraverso superfici poliedriche
tangenti alle superfici considerate. Teorema di Gauss per il campo elettrico
(con dimostrazione). Significato fisico del Teorema di Gauss e confronto con
le questioni inerenti alla fluidodinamica. Prima equazione di Maxwell per i
fenomeni elettrostatici. Applicazioni del teorema di Gauss: determinazione
del modulo del campo elettrico generato da una distribuzione piana infinita di
carica (con dimostrazione); determinazione del modulo del campo elettrico
generato da una distribuzione lineare infinita di carica (senza dimostrazione);
determinazione del modulo del campo elettrico all’esterno di una
distribuzione sferica di carica (senza dimostrazione); determinazione del
modulo del campo elettrico all’interno di una sfera omogenea di carica (senza
dimostrazione).
IL POTENZIALE ELETTRICO
Conservatività della forza di Coulomb ed esistenza dell’energia potenziale
elettrica. Definizione di energia potenziale elettrica. Energia potenziale di una
carica puntiforme in un campo elettrico generato da una carica. Energia
potenziale di un sistema di cariche. Definizione di potenziale elettrico e di
differenza di potenziale. Il moto spontaneo delle cariche. Il potenziale di una
carica puntiforme. Campo scalare definito dal potenziale elettrico e analogia
sulla espressione matematica dello stesso con i campi gravitazionale e
elettrico. Le superfici equipotenziali. Perpendicolarità tra linee di campo e
superfici equipotenziali (senza dimostrazione). La deduzione del campo
elettrico dal potenziale (con dimostrazione). Definizione di circuitazione del
campo elettrico lungo un cammino chiuso. La circuitazione del campo
elettrostatico e conservatività del campo elettrostatico (con dimostrazione).
Significato della conservatività del campo elettrico, in relazione alla forza
elettrica nella condizione più generale in cui il campo è generato da una
distribuzione qualsiasi di carica. Seconda equazione di Maxwell per
l’elettrostatica.
FENOMENI DI ELETTROSTATICA
Conduttori in equilibrio elettrostatico. La localizzazione della carica per i
conduttori in equilibrio. La densità superficiale di carica. Il campo elettrico
all’interno di un conduttore carico in equilibrio. Il campo elettrico sulla
superficie di un conduttore carico in equilibrio. Il potenziale elettrico in un
conduttore carico in equilibrio (con dimostrazione). Applicazione del teorema
di Gauss per dimostrare la localizzazione della carica sulla superficie esterna
di un conduttore in equilibrio. Il problema generale dell’elettrostatica ed il
teorema di Coulomb (con dimostrazione facoltativa). Le convenzioni per lo
zero del potenziale. La capacità di un conduttore. Il potenziale di una sfera
carica isolata. La capacità di una sfera conduttrice isolata. Il condensatore.
La capacità di un condensatore. Il campo elettrico generato da un
condensatore piano. La capacità di un condensatore piano. I condensatori in
serie e in parallelo e la capacità equivalente. L’energia immagazzinata in un
condensatore (con dimostrazione). La densità di energia accumulata da un
condensatore.
LA CORRENTE ELETTRICA CONTINUA
La corrente elettrica e l’intensità di corrente elettrica. Il verso della corrente.
La corrente continua. I generatori di tensione ed i circuiti elettrici. I conduttori
ohmici e la prima legge di Ohm. I resistori. Collegamento in serie ed in
parallelo di resistori e resistenza equivalente. Risoluzione di un circuito ed
inserimento degli strumenti di misura in un circuito. Le leggi di Kirchhoff: la
legge dei nodi e la legge delle maglie. L’effetto Joule e la trasformazione
dell’energia. La potenza dissipata (con dimostrazione). Conferma del primo
principio della termodinamica per circuiti in cui si presenta l’effetto Joule. La
forza elettromotrice. Il generatore reale di tensione. Relazione tra tensione e
forza elettromotrice (con dimostrazione). La seconda legge di Ohm. La
resistività e la sua dipendenza dalla temperatura.
Napoli, 03/06/2014
Il Docente,
Prof. Davide Germanò

Download Report