1. Due lenti sottili convergenti, di distanza focale nell aria pari a f 1 = 25 cm e f 2 = ( 1+ 1

Transcript

1 Numero progressivo: 29 ξ = 109 Turno: 1 Fila: 2 Posto: 1 Matricola: Cognome e nome: (dati nascosti per tutela privacy) 1. Due lenti sottili convergenti, di distanza focale nell aria pari a f 1 = 25 cm e f 2 = ( ξ) cm rispettivamente, hanno una distanza reciproca di d = 10 cm, inoltre sono coassiali. Determinare: (a) la distanza dalla seconda lente dell immagine di un oggetto posto a una distanza x 1 = ( ξ) cm dalla prima lente; (b) l ingrandimento lineare trasversale del sistema per tale oggetto. Distanza dell immagine dalla seconda lente [cm]: Ingrandimento lineare trasversale [adimensionale]: 2. Si consideri un filo rettilineo, di sezione trascurabile, su cui è distribuita uniformemente una densità lineare di carica λ. Sapendo che una carica elettrica puntiforme Q = ξ µc, di massa m = 1 g, in seguito all interazione con il filo, può orbitare con velocità pari in modulo a v = 5 cm/s sulle traiettorie circolari con centro sul filo e giacenti su piani ortogonali al filo stesso, calcolare λ. Si supponga che il filo abbia lunghezza molto maggiore del raggio della traiettoria. Densità lineare di carica λ [pc/m]: 3. Una corona circolare (di spessore trascurabile), raggio interno R i = 1 m e raggio esterno R e = 1.5 m, ha densità di carica superficiale uniforme, pari a σ = 5 C/m 2. Fissata una terna cartesiana con il piano xy coincidente con il piano su cui giace la corona circolare e l origine O coincidente con il centro della corona circolare (vedi figura), determinare la norma del campo elettrico nel punto P (0, 0, ξ cm), E(P) [N/C]: x 1 d A Esercizio n. 1 Esercizio n. 3

2 Numero progressivo: 8 ξ = 216 Turno: 1 Fila: 2 Posto: 5 Matricola: Cognome e nome: (dati nascosti per tutela privacy) 1. Sia dato un diottro aria-vetro con la superficie sferica convessa per chi osserva dall esterno, dove l aria ha indice di rifrazione n aria = e il vetro ha indice di rifrazione n vetro = I raggi paralleli all asse ottico che attraversano il diottro dall aria al vetro convergono in un punto entro il vetro a una distanza di ξ mm dal diottro. Nota la distanza x = 200 cm di un punto oggetto A dal diottro, determinare la distanza x del punto immagine A dal diottro. Distanza immagine x [cm]: 2. In una data terna cartesiana (x,y,z), un piano indefinito conduttore Π = {(x,y,z) R 3 ; z = 0} è mantenuto a potenziale uniforme nullo V 0 rispetto a terra. Nella stessa terna cartesiana, nel punto P + (0,0,h), con h = 3 cm è posto una particella elettrizzata con carica elettrica q = 10 nc. Determinare la densità superficiale di carica elettrica σ(0,l,0), indotta dalla carica puntiforme sul piano conduttore nel punto P (0,l,0), con l = ξ cm. Densità superficiale di carica σ [ nc/m 2] : 3. Un asta (di spessore trascurabile) e lunghezza L O = 3 m, ha densità lineare di carica λ = ξ modulo del campo elettrico nel punto P in figura conoscendo la distanza P O = ξ cm. E(P) [N/C]: 100 C/m. Determinare il A x n n 1 2 F1 O C R f1 f2 Esercizio n. 1 x F 2 A Esercizio n. 2 Esercizio n. 3

3 Numero progressivo: 23 ξ = 323 Turno: 1 Fila: 2 Posto: 10 Matricola: Cognome e nome: (dati nascosti per tutela privacy) 1. Un conduttore di capacità C = 40 pf possiede una carica Q = ξ nc. (a) qual è il suo potenziale (preso zero il potenziale all infinito)? (b) Ponendo in contatto con il conduttore dato un altro conduttore (scarico), si osserva che il potenziale diminuisce di V = 1 V. Qual è la capacità del secondo conduttore? Potenziale [V]: Capacità del secondo conduttore [pf]: 2. Data una lente sottile convergente, di convergenza P = 1 sua immagine reale. Minima distanza oggetto-immagine l [cm]: 100 ξ diottrie, calcolare la minima distanza l tra un oggetto e la 3. Un resistore (vedi figura) è costituito di due cilindri conduttori omogenei a contatto, entrambi di sezione S = 1.0 mm 2, costituiti di materiale diverso, con resistività ρ 1 = Ωm e ρ 2 = Ωm e lunghezza l 1 = ξ mm e l 2 = (1000 ξ) mm. Il resistore è inserito in un circuito alimentato da un generatore di tensione (vedi figura) avente forza elettromotrice V 0 = 6.0 V. Determinare: (a) l intensità i della corrente elettrica che scorre nel circuito; (b) la densità superficiale di carica σ sulla superficie di contatto tra i due conduttori, nello stato stazionario. Intensità di corrente i [A]: Densità superficiale di carica σ [ nc/m 2] : Esercizio n. 2 Esercizio n. 3

4 Numero progressivo: 19 ξ = 430 Turno: 1 Fila: 2 Posto: 14 Matricola: Cognome e nome: (dati nascosti per tutela privacy) 1. Un punto luminoso si trova sull asse ottico di uno specchio convesso di raggio R = 40 cm a una distanza x = 1 10 ξ cm dal vertice. Determinare: (a) la distanza dell immagine; (b) l ingrandimento lineare trasversale dell immagine. Distanza dell immagine x [cm]: Ingrandimento G [adimensionale]: 2. Una sfera conduttrice, di raggio R 1 = 1 m e carica Q 1 = 2 nc è collegata, in un certo istante, mediante un filo di rame, a una seconda sfera, lontana dalla prima, di raggio R 2 = ξ mm, che inizialmente era scarica. Determinare la carica Q 1 della prima sfera a collegamento avvenuto. Determinare inoltre il rapporto E E tra l energia elettrostatica del sistema dopo il collegamento e l energia elettrostatica del sistema prima del collegamento. Carica Q 1 [nc]: Rapporto E E [adimensionale]: 3. Una particella puntiforme, avente carica elettrica q = 10 nc, è posta alla distanza d = 15 cm dal centro di una sfera conduttrice, elettricamente neutra e isolata, di raggio R = 10 cm (vedi figura). Determinare la densità superficiale σ(θ) della carica indotta dalla particella di carica q sulla superficie della sfera conduttrice, a un angolo (con vertice nel centro O della sfera) pari a θ = ( 9 50 ξ) rispetto alla direzione della carica puntiforme. Consiglio: si affronti l esercizio con il metodo delle cariche immagine e si ricordi che, in coordinate sferiche, il gradiente di una funzione f si scrive: f = î ρ f ρ +î θ 1 ρ f θ +î ϕ 1 ρsinθ f ϕ. Densità superficiale di carica σ [ nc/m 2] : Q A O A F C x x R>0 f Esercizio n. 1 Esercizio n. 3

5 Numero progressivo: 7 ξ = 537 Turno: 1 Fila: 4 Posto: 1 Matricola: Cognome e nome: (dati nascosti per tutela privacy) 1. Un semianello (di spessore trascurabile) e raggio R = ξ cm, ha densità di carica λ = ξ elettrico nel punto O della figura (considerando nullo il potenziale all infinito). Potenziale [V]: 100 C/m. Determinare il potenziale 2. Una sferetta di massa m = 1 mg possiede una carica elettrica q = 10 nc. Essa è appesa a un filo isolante, di lunghezza l = 100 cm, attaccato, all altra estremità, a una lastra verticale isolante, uniformemente elettrizzata in superficie su entrambe le facce, con densità superficiale di carica σ (incognita). Il filo forma un angolo θ = 3 50 ξ con il piano. Determinare la densità superficiale di carica σ della lastra. Denistà di carica σ [ nc/m 2] : 3. Un oggetto, posto sull asse ottico di una lente sottile convergente, a una distanza p = 4 cm da essa, dà un immagine a una distanza q = 10 cm e dalla stessa parte dell oggetto. Si avvicini l oggetto di s = ξ cm alla lente, a partire dalla posizione precedente. Calcolare: (a) A quale distanza q dalla lente si forma l immagine (scrivere q col segno positivo se l immagine si trova sul lato opposto all oggetto rispetto alla lente e col segno negativo se l immagine si trova dallo stesso lato dell oggetto rispetto alla lente); (b) Il valore dell ingrandimento G (nella configurazione in cui l oggetto è già stato avvicinato). Distanza immagine q [cm]: Ingrandimento lineare trasversale G [adimensionale]: Esercizio n. 1 Esercizio n. 2 Esercizio n. 3

6 Numero progressivo: 32 ξ = 644 Turno: 1 Fila: 4 Posto: 5 Matricola: Cognome e nome: (dati nascosti per tutela privacy) 1. Un punto luminoso si trova sull asse ottico di uno specchio concavo di raggio R = 40 cm a una distanza x = ( ξ) cm dal vertice. Determinare: (a) la distanza dell immagine; (b) l ingrandimento lineare trasversale dell immagine. Distanza dell immagine x [cm]: Ingrandimento G [adimensionale]: 2. Un conduttore cilindrico indefinito di raggio r 1 = 2.2 cm, possiede, al proprio interno, una cavità cilindrica eccentrica, lungo tutto il conduttore, di raggio r 2 = 2 mm. Sia d = 1 50 ξ mm la distanza tra l asse del conduttore e l asse della cavità. Il conduttore è percorso da una corrente elettrica di densità uniforme e intensità i = 1 10 ξ A. Calcolare l intensità del campo magnetico B in un generico punto P entro la cavità. Campo magnetico [µt]: 3. Data una sfera isolante di raggio R = 4 m uniformemente carica con densità ρ = 3 C/m 3 determinare la norma E del campo elettrico E alla distanza r = ξ cm dal centro della sfera. E(P) [N/C]: A C A x F Q O r 1 O P O r 2 x R<0 f j d Esercizio n. 1 Esercizio n. 2

7 Numero progressivo: 16 ξ = 751 Turno: 1 Fila: 4 Posto: 10 Matricola: Cognome e nome: (dati nascosti per tutela privacy) 1. Un filo isolante, di lunghezza molto maggiore delle distanze radiali considerate, uniformemente carico, di raggio R 1 = 1 cm e densità lineare di carica λ 1 = 0.1 nc/m, è posto entro una guaina cilindrica coassiale, uniformemente carica, di raggio interno R 2 = 2 cm, raggio esterno R 3 = 3 cm e densità lineare di carica λ 2 = 0.2 nc/m. Calcolare il modulo del campo elettrico alla distanza r = ξr 1 dall asse del sistema. Campo elettrico E [V/m]: 2. Una stazione trasmittente emette un onda elettromagnetica sinusoidale, di potenza P = 1 kw, alla frequenza ν = ξ MHz. Quanti fotoni vengono emessi in un tempo t = T ξ 2 s, dove T rappresenta il periodo di oscillazione del campo elettrico? Numero di fotoni emessi [adimensionale]: 3. Una particella puntiforme, avente carica elettrica q = 10 nc, è posta alla distanza d = 15 cm dal centro di una sfera conduttrice, di raggio R = 10 cm, messa a terra (vedi figura). Determinare la densità superficiale σ(θ) della carica indotta dalla particella di carica q sulla superficie della sfera conduttrice, a un angolo (con vertice nel centro O della sfera) pari a θ = ( 9 50 ξ) rispetto alla direzione della carica puntiforme. Consiglio: si affronti l esercizio con il metodo delle cariche immagine e si ricordi che, in coordinate sferiche, il gradiente di una funzione f si scrive: f = î ρ f ρ +î θ 1 ρ f θ +î ϕ 1 ρsinθ Densità superficiale di carica σ [ nc/m 2] : f ϕ. 2 R 1 1 R 2 R 3 Esercizio n. 1 Esercizio n. 3

8 Numero progressivo: 13 ξ = 858 Turno: 1 Fila: 4 Posto: 14 Matricola: Cognome e nome: (dati nascosti per tutela privacy) 1. Un filo conduttore rigido, piegato come mostrato in figura, è sospeso verticalmente e può ruotare senza attrito attorno a un asse passante per la congiungente AD. Il filo ha una densità lineare di massa uniforme, pari a λ m = 0.1 kg/m. I lati AB e CD hanno la stessa lunghezza l 1 = 20 cm, mentre il lato BC ha lunghezza l 2 = 40 cm. Il filo è immerso in un campo magnetico uniforme, di modulo B = 10 mt, diretto verso l alto. Una corrente costante, di intensità i = 1 10 ξ A è fatta passare lungo il filo, il quale ruota attorno all asse AD fino a disporsi su di un piano che forma un angolo θ con la verticale. Determinare l angolo θ. Angolo θ [ ]: 2. Nel circuito nella figura i due generatori di tensione hanno forza elettromotrice pari a f 1 = 5 V e f 2 = ξ V, mentre i tre resistori hanno resistenza pari a R 1 = 200 Ω, R 2 = 100 Ω e R 3 = 200 Ω. Calcolare le intensità di corrente nei 3 rami (scrivendo, per convenzione, positive le correnti che scorrono nel verso indicato dalle frecce in figura e negative le correnti che scorrono nel verso opposto). Intensità di corrente i 1 [ma]: Intensità di corrente i 2 [ma]: Intensità di corrente i 3 [ma]: 3. Tre polarizzatori sono sovrapposti (vedi figura) in modo che l asse di trasmissione facile del terzo è perpendicolare all asse di trasmissione facile del primo, mentre l asse di trasmissione facile del secondo forma un angolo α = ( ξ) con l asse di trasmissione facile del primo. Determinare il rapporto I f I i tra l intensità della luce uscente dal terzo polarizzatore e l intensità della luce (non polarizzata) incidente sul primo polarizzatore. Rapporto I f [adimensionale]: I i 4πε H/m = H/m, i A B B D C I II III Esercizio n. 1 Esercizio n. 2 Esercizio n. 3

9 Numero progressivo: 31 ξ = 965 Turno: 1 Fila: 6 Posto: 1 Matricola: Cognome e nome: (dati nascosti per tutela privacy) 1. Un asta conduttrice, di lunghezza d = 9 cm, resistenza R = 1 Ω e massa m = 100 g, si può muovere trasversalmente lungo un binario conduttore di resistività trascurabile (vedi figura), soggetta soltanto alla forza magnetica. Un generatore ideale di tensione continua G applica al circuito formato dal binario e dall asta una f.e.m. costante f = ξ V. Il dispositivo si trova inoltre alla presenza di un campo magnetico uniforme B = 1 T con direzione perpendicolare al piano del binario. Calcolare il valore asintotico della velocità dell asta. Velocità limite [m/s]: 2. Si ha una spira circolare di raggio R = 1 m, isolante, uniformemente carica che ruota con velocità angolare costante ω = ξ rad/s attorno al proprio asse di simmetria passante per il centro della spira e perpendicolare al piano della spira. Determinare la densità lineare di carica della spira sapendo che il modulo del campo magnetico in un punto posto a una distanza h = ξ cm dal centro della spira, lungo l asse perpendicolare al piano e passante per il centro vale B(P) = ξ µt. Densità lineare di carica [C/m]: 3. Un onda piana che si propaga nell aria (indice di rifrazione n aria = ) incide, parallelamente all asse ottico, su di una lente biconvessa sottile di vetro avente indice di rifrazione n vetro = I raggi di curvatura della lente valgono entrambi R = 1 10 ξ cm. La lente galleggia sul mercurio. Determinare la distanza d dalla lente del punto in cui convergono i raggi dell onda. Distanza d [cm]: d v e e B G Esercizio n. 1 Esercizio n. 2 Esercizio n. 3

10 Numero progressivo: 26 ξ = 102 Turno: 1 Fila: 6 Posto: 5 Matricola: Cognome e nome: (dati nascosti per tutela privacy) 1. Sia dato un diottro aria-vetro con la superficie sferica convessa per chi osserva dall esterno, dove l aria ha indice di rifrazione n aria = e il vetro ha indice di rifrazione n vetro = I raggi paralleli all asse ottico che attraversano il diottro dall aria al vetro convergono in un punto entro il vetro a una distanza di ξ mm dal diottro. Nota la distanza x = 200 cm di un punto oggetto A dal diottro, determinare la distanza x del punto immagine A dal diottro. Distanza immagine x [cm]: 2. Si consideri un filo rettilineo, di sezione trascurabile, su cui è distribuita uniformemente una densità lineare di carica λ. Sapendo che una carica elettrica puntiforme Q = ξ µc, di massa m = 1 g, in seguito all interazione con il filo, può orbitare con velocità pari in modulo a v = 5 cm/s sulle traiettorie circolari con centro sul filo e giacenti su piani ortogonali al filo stesso, calcolare λ. Si supponga che il filo abbia lunghezza molto maggiore del raggio della traiettoria. Densità lineare di carica λ [pc/m]: 3. Una particella puntiforme, avente carica elettrica q = 10 nc, è posta alla distanza d = ( ξ) cm dal centro di una sfera conduttrice, di raggio R = 10 cm, messa a terra (vedi figura). Determinare (a) la carica Q indotta dalla carica q sulla sfera conduttrice e (b) il potenziale elettrostatico V in un punto P situato a una distanza r = 5 cm dall asse del sistema, su di un piano perpendicolare all asse e distante z = 11 cm dal centro della sfera (vedi figura). Consiglio: si affronti l esercizio con il metodo delle cariche immagine. Carica indotta Q [nc]: Potenziale V(P) [V]: A x n n 1 2 F1 O C R f1 f2 x F 2 A Esercizio n. 1 Esercizio n. 3

11 Numero progressivo: 9 ξ = 209 Turno: 1 Fila: 6 Posto: 10 Matricola: Cognome e nome: (dati nascosti per tutela privacy) 1. Un condensatore a facce piane e parallele, a cui è applicata una differenza di potenziale V = ξ V, possiede una carica pari a Q = 7 µc. (a) Che lavoro è stato necessario compiere per caricare il condensatore? (b) Se le armature sono distanti l = ( ξ) mm qual è la forza con cui esse si attraggono? Lavoro [J]: Forza [N]: 2. Determinare la differenza α 0 α tra l angolo di elevazione apparente α 0 e l angolo di elevazione reale α di una stella rispetto all orizzonte, sapendo che l angolo di elevazione apparente è α 0 = ( ξ) e che l indice di rifrazione dell aria sulla superficie terrestre è n 0 = (si supponga che la Terra sia piatta). Differenza α 0 α [ ]: 3. Un asta (di spessore trascurabile) e lunghezza L O = 3 m, ha densità lineare di carica λ = ξ modulo del campo elettrico nel punto P in figura conoscendo la distanza P O = ξ cm. E(P) [N/C]: 100 C/m. Determinare il 0 Esercizio n. 2 Esercizio n. 3

12 Numero progressivo: 4 ξ = 316 Turno: 1 Fila: 6 Posto: 14 Matricola: Cognome e nome: (dati nascosti per tutela privacy) 1. Si ha un filo rettilineo infinitamente lungo, percorso da una corrente i = Ct 2 ma, con t che rappresenta il tempo in secondi e la costante C = ξ ma/s2. Determinare il valore del modulo del campo magnetico in un punto posto a una distanza h = 34 cm dal filo al tempo t = 0.3 s. B [pt]: 2. Una spira circolare di raggio R = 1 m è percorsa da una corrente i = 4 A. Calcolare la norma del campo magnetico in un punto posto a una distanza h = ξ cm dal centro della spira, lungo l asse perpendicolare al piano e passante per il centro. Norma del campo magnetico [T]: 3. Un tubo cilindrico di lunghezza opportuna è diviso in due parti da una lente biconvessa sottile di vetro (n vetro = 1.50) aventi i raggi di curvatura entrambi uguali a R = 1 10 ξ cm. Una delle due parti del cilindro è piena d aria (n aria = ), l altra di un liquido trasparente di indice di rifrazione n liquido = (a) Determinare a che distanza f 1 dalla lente converge un raggio che entra nel tubo parallelamente all asse, dalla parte in cui vi è l aria. (b) Determinare a che distanza f 2 dalla lente converge un raggio che entra nel tubo parallelamente all asse, dalla parte in cui vi è il liquido. Distanza f 1 [cm]: Distanza f 2 [cm]: n aria n liquido Esercizio n. 2 n vetro Esercizio n. 3

13 Numero progressivo: 18 ξ = 423 Turno: 1 Fila: 8 Posto: 1 Matricola: Cognome e nome: (dati nascosti per tutela privacy) 1. Un diottro sferico aria-vetro (con la superficie sferica convessa per chi osserva dall esterno) ha raggio di curvatura R = 20 cm, l indice di rifrazione del vetro vale n vetro = 1.50 e l indice di rifrazione dell aria vale n aria = Un oggetto di dimensione l = 1 cm è posto normalmente all asse principale, a una distanza x = ( ξ) cm da O. Calcolare: (a) L ingrandimento lineare trasversale G. (b) Il rapporto di convergenza (o ingrandimento angolare) K. Ingrandimento lineare trasversale G [adimensionale]: Rapporto di convergenza K [adimensionale]: 2. Determinare l energia potenziale elettrostatica di un conduttore sferico isolato, di raggio pari a ξ cm, portato al potenziale di ξ kv. Energia potenziale elettrostatica [J]: 3. Due sfere conduttrici cariche, di raggi R 1 = 10 cm e R 2 = 20 cm, sono poste con i centri a distanza d = (30+ξ) cm (si consideri R 1 < R 2 d ma non si trascuri l induzione elettrostatica tra le due sfere). La prima sfera è isolata e possiede una carica elettrica q 1 = 500 nc, mentre la seconda sfera è mantenuta al potenziale V 2 = 25 kv rispetto all infinito. Determinare: (a) il potenziale V 1 della prima sfera; (b) la carica q 2 della seconda sfera; (c) l intensità F 12 della forza F 12 agente tra le due sfere. Potenziale V 1 [kv]: Carica q 2 [nc]: Intensità forza F 12 [N]: l A F1 n1 n2 O R C F 2 x Esercizio n. 1 Esercizio n. 3

14 Numero progressivo: 27 ξ = 530 Turno: 1 Fila: 8 Posto: 5 Matricola: Cognome e nome: (dati nascosti per tutela privacy) 1. Una sfera isolante, uniformemente carica, di raggio R 1 = 1 m e carica Q 1 = 1 nc, viene posta entro un guscio sferico concentrico, uniformemente carico, di raggio interno R 2 = 2 m, raggio esterno R 3 = 3 m e carica Q 2 = 2 nc. Calcolare la componente radiale E r del campo elettrico E (presa positiva se centrifuga e negativa se centripeta) alla distanza r = ξr 1 dal centro comune della sfera e del guscio sferico. Campo elettrico E [V/m]: 2. Il diottro riportato in figura separa aria da vetro (n vetro = 1.55); entro il vetro, lungo l asse ottico, è presente un impurità puntiforme P (vedi figura). ( Sapendo ) che la distanza tra il diottro e l impurità vale h = ξ 10 cm e che l immagine dell impurità P dista dal diottro h = 2+ ξ 100 cm e si trova anch essa all interno del vetro, trovare il raggio di curvatura R del diottro (preso positivo se il diottro mostra la convessità all impurità e negativo se il diottro mostra, come in figura, la concavità all impurità). Raggio di curvatura R [cm]: 3. Nel circuito in figura, la capacità dei 4 condensatori è pari a C 1 = 20 pf, C 2 = ξ pf, C 3 = 2ξ pf e C 4 = 10 pf, mentre la batteria ha una differenza di potenziale pari a V 0 = 12 V. Determinare l energia totale E tot accumulata nei 4 condensatori, sia quando l interruttore S è aperto (E (o) tot ), sia quando l interruttore S è chiuso (E (c) tot ). Energia a interruttore aperto E (o) tot [nj]: Energia a interruttore chiuso E (c) tot [nj]: 4πε H/m = H/m, Esercizio n. 1 Esercizio n. 2 Esercizio n. 3

15 Numero progressivo: 11 ξ = 637 Turno: 1 Fila: 8 Posto: 10 Matricola: Cognome e nome: (dati nascosti per tutela privacy) 1. (a) Calcolare lo spessore minimo z di una lamina a quarto d onda avente indice di rifrazione veloce n v = ξ e indice di rifrazione lento n l = n v ξ, per un onda avente lunghezza d onda ridotta λ0 = 650 nm. (b) Su tale lamina incide un fascio di luce polarizzato ellitticamente, di componenti (detto x l asse veloce e y l asse lento): E x = E 0 cos(ωt kz) E y = ξ ( 1000 E 0cos ωt kz + π ) 2 Determinare l angolo β che il piano di polarizzazione della luce uscente forma con l asse x. Spessore minimo lamina z [nm]: Angolo di polarizzazione β [ ]: 2. Un sfera costituita di materiale conduttore, di raggio r = ξ mm viene collegata, tramite un filo conduttore di resistenza R = 1 MΩ, a un cavo dell alta tensione, la cui forza elettromotrice varia nel tempo come: V (t) = V 0 cos(2πνt), con V 0 = 100 kv e ν = 50 Hz. (a) Calcolare l intensità efficace di corrente che scorre nel filo. (b) Calcolare lo sfasamento dell intensità di corrente rispetto alla forza elettromotrice del cavo. Intensità di corrente efficace i eff [ma]: Sfasamento della corrente rispetto alla f.e.m. ϕ [ ]: 3. Una particella puntiforme, avente carica elettrica q = 10 nc, è posta alla distanza d = 15 cm dal centro di una sfera conduttrice, elettricamente neutra e isolata, di raggio R = 10 cm (vedi figura). Determinare la densità superficiale σ(θ) della carica indotta dalla particella di carica q sulla superficie della sfera conduttrice, a un angolo (con vertice nel centro O della sfera) pari a θ = ( 9 50 ξ) rispetto alla direzione della carica puntiforme. Consiglio: si affronti l esercizio con il metodo delle cariche immagine e si ricordi che, in coordinate sferiche, il gradiente di una funzione f si scrive: f = î ρ f ρ +î θ 1 ρ f θ +î ϕ 1 ρsinθ f ϕ. Densità superficiale di carica σ [ nc/m 2] : ( ) = cos( ) 0 V t V t 0 i( t) R V Esercizio n. 2 Esercizio n. 3

16 Numero progressivo: 14 ξ = 744 Turno: 1 Fila: 8 Posto: 14 Matricola: Cognome e nome: (dati nascosti per tutela privacy) 1. Un filo isolante, di lunghezza molto maggiore delle distanze radiali considerate, uniformemente carico, di raggio R 1 = 1 cm e densità lineare di carica λ 1 = 0.1 nc/m, è posto entro una guaina cilindrica coassiale, uniformemente carica, di raggio interno R 2 = 2 cm, raggio esterno R 3 = 3 cm e densità lineare di carica λ 2 = 0.2 nc/m. Calcolare il modulo del campo elettrico alla distanza r = ξr 1 dall asse del sistema. Campo elettrico E [V/m]: 2. Un conduttore cilindrico indefinito di raggio r 1 = 2.2 cm, possiede, al proprio interno, una cavità cilindrica eccentrica, lungo tutto il conduttore, di raggio r 2 = 2 mm. Sia d = 1 50 ξ mm la distanza tra l asse del conduttore e l asse della cavità. Il conduttore è percorso da una corrente elettrica di densità uniforme e intensità i = 1 10 ξ A. Calcolare l intensità del campo magnetico B in un generico punto P entro la cavità. Campo magnetico [µt]: 3. Un oggetto, posto sull asse ottico di una lente sottile convergente, a una distanza p = 4 cm da essa, dà un immagine a una distanza q = 10 cm e dalla stessa parte dell oggetto. Si avvicini l oggetto di s = ξ cm alla lente, a partire dalla posizione precedente. Calcolare: (a) A quale distanza q dalla lente si forma l immagine (scrivere q col segno positivo se l immagine si trova sul lato opposto all oggetto rispetto alla lente e col segno negativo se l immagine si trova dallo stesso lato dell oggetto rispetto alla lente); (b) Il valore dell ingrandimento G (nella configurazione in cui l oggetto è già stato avvicinato). Distanza immagine q [cm]: Ingrandimento lineare trasversale G [adimensionale]: 1 R 2 R 3 R 1 2 j r 1 O d P O r 2 Esercizio n. 1 Esercizio n. 2 Esercizio n. 3

17 Numero progressivo: 28 ξ = 851 Turno: 1 Fila: 10 Posto: 1 Matricola: Cognome e nome: (dati nascosti per tutela privacy) 1. Un elettrone (carica q e = C e massa m e = kg) è introdotto attraverso una piccola fenditura in una regione di spazio dove è presente un campo magnetico B, uniforme e costante, perpendicolare al piano x-y (vedi figura). Sapendo che la velocità con cui l elettrone entra in questa regione è pari a v 0 = 10 5 ξĵ m/s e che il campo magnetico ha intensità B = 1 mt, calcolare il raggio della traiettoria. Raggio [mm]: 2. Si ha una lente sottile fatta di materiale con indice di rifrazione (n lente = ξ), in aria, biconvessa con raggio di curvatura uguale sui due lati. Sapendo che un oggetto puntiforme, situato sull asse ottico della lente, a sinistra di questa, a una distanza p = 6 cm dal suo centro produce un immagine virtuale sempre dalla parte sinistra a una distanza q = 3 2 p, determinare il raggio di curvatura della lente. Raggio di curvatura [cm]: 3. Una particella puntiforme, avente carica elettrica q = 10 nc, è posta alla distanza d = 15 cm dal centro di una sfera conduttrice, di raggio R = 10 cm, messa a terra (vedi figura). Determinare la densità superficiale σ(θ) della carica indotta dalla particella di carica q sulla superficie della sfera conduttrice, a un angolo (con vertice nel centro O della sfera) pari a θ = ( 9 50 ξ) rispetto alla direzione della carica puntiforme. Consiglio: si affronti l esercizio con il metodo delle cariche immagine e si ricordi che, in coordinate sferiche, il gradiente di una funzione f si scrive: f = î ρ f ρ +î θ 1 ρ f θ +î ϕ 1 ρsinθ Densità superficiale di carica σ [ nc/m 2] : f ϕ. Esercizio n. 1 Esercizio n. 2 Esercizio n. 3

18 Numero progressivo: 17 ξ = 958 Turno: 1 Fila: 10 Posto: 5 Matricola: Cognome e nome: (dati nascosti per tutela privacy) 1. Nel circuito elettrico disegnato in figura nel quale la semicirconferenza AC ha raggio OA = 22 cm circola una corrente elettrica di intensità pari a i = 3 ma. Nella regione rettangolare delimitata dalla linea tratteggiata è presente un campo magnetico uniforme B = 10 4 ξ 2 ĵ T, dove ĵ è il versore relativo all asse verticale y. Determinare l intensità della forza magnetica F agente sulla semicirconferenza AC. Forza sulla semicirconferenza AC [N]: 2. Un piano indefinito è elettrizzato con densità superficiale di carica σ = ξ nc/m 2. Quanto vale la norma del campo elettrico in un punto P distante ξ 2 cm piano? Campo elettrico E [V/m]: 3. Un doppio diottro aria-vetro è costituito da un blocco di vetro di indice di rifrazione n vetro = 1.50 (l aria ha invece indice di rifrazione n aria = ), limitato da una superficie piana e da una superficie sferica di raggio R = 40 cm. Il suo spessore vale s = 10 cm. Determinare la posizione dell immagine di un punto luminoso posto sull asse principale a una distanza x = ( ξ) cm dal diottro piano (scrivere la distanza x dell immagine finale dal diottro piano, presa con segno positivo se essa si trova sul lato opposto del diottro piano rispetto all oggetto e con segno negativo se essa si trova sullo stesso lato del diottro piano rispetto all oggetto). Distanza dell immagine finale dal diottro piano x [cm]: y B C A O V R Esercizio n. 1 x C A n 1 n 2 O R x s Esercizio n. 3 n O 3= n 1

19 Numero progressivo: 3 ξ = 95 Turno: 1 Fila: 10 Posto: 10 Matricola: Cognome e nome: (dati nascosti per tutela privacy) 1. Un asta conduttrice, di lunghezza d = 9 cm, resistenza R = 1 Ω e massa m = 100 g, si può muovere trasversalmente lungo un binario conduttore di resistività trascurabile (vedi figura), soggetta soltanto alla forza magnetica. Un generatore ideale di tensione continua G applica al circuito formato dal binario e dall asta una f.e.m. costante f = ξ V. Il dispositivo si trova inoltre alla presenza di un campo magnetico uniforme B = 1 T con direzione perpendicolare al piano del binario. Calcolare il valore asintotico della velocità dell asta. Velocità limite [m/s]: 2. Un nastro metallico piano di lunghezza indefinita e larghezza a = 20 cm è percorso da una corrente di densità uniforme e intensità i = 2 A. (a) Qual è il valore del campo magnetico in un punto P, posto sul piano del nastro, che dista l = ξ cm dal bordo del nastro più vicino a P? (b) Se volessimo che nello stesso punto esistesse un campo magnetico di intensità B = ξ nt, quale dovrebbe essere la densità lineare di corrente (intensità di corrente per unità di lunghezza) nel nastro, supposta uniforme sul nastro? Campo magnetico [µt]: Densità lineare di corrente [A/m]: 3. Tre polarizzatori sono sovrapposti (vedi figura) in modo che l asse di trasmissione facile del terzo è perpendicolare all asse di trasmissione facile del primo, mentre l asse di trasmissione facile del secondo forma un angolo α = ( ξ) con l asse di trasmissione facile del primo. Determinare il rapporto I f I i tra l intensità della luce uscente dal terzo polarizzatore e l intensità della luce (non polarizzata) incidente sul primo polarizzatore. Rapporto I f [adimensionale]: I i 4πε H/m = H/m, d v e e B G Esercizio n. 1 l P Esercizio n. 2 a I II III Esercizio n. 3

20 Numero progressivo: 1 ξ = 202 Turno: 1 Fila: 10 Posto: 14 Matricola: Cognome e nome: (dati nascosti per tutela privacy) 1. Determinare il raggio l dell immagine del Sole ottenuta con uno specchio concavo di raggio R = ξ cm, supponendo che il raggio del Sole sia 1 m della distanza x del Sole dalla Terra, con m = 220. Raggio dell immagine del Sole l [mm]: 2. Si ha una spira circolare di raggio R = 1 m, isolante, uniformemente carica che ruota con velocità angolare costante ω = ξ rad/s attorno al proprio asse di simmetria passante per il centro della spira e perpendicolare al piano della spira. Determinare la densità lineare di carica della spira sapendo che il modulo del campo magnetico in un punto posto a una distanza h = ξ cm dal centro della spira, lungo l asse perpendicolare al piano e passante per il centro vale B(P) = ξ µt. Densità lineare di carica [C/m]: 3. Una particella puntiforme, avente carica elettrica q = 10 nc, è posta alla distanza d = ( ξ) cm dal centro di una sfera conduttrice S, di raggio R = 10 cm, messa a terra (vedi figura). Determinare l intensità F q S della forza F q S con cui la particella puntiforme carica q attrae la sfera conduttrice S. Consiglio: si affronti l esercizio con il metodo delle cariche immagine. Intensità F q S della forza [µn]: 4πε H/m = H/m, C F R<0 f O Esercizio n. 1 Esercizio n. 2 Esercizio n. 3

21 Numero progressivo: 22 ξ = 309 Turno: 1 Fila: 12 Posto: 1 Matricola: Cognome e nome: (dati nascosti per tutela privacy) 1. Un onda piana incide, parallelamente all asse principale, su di un diottro sferico aria-vetro che rivolge la concavità alla luce. Il raggio del diottro è R = ξ mm, l indice di rifrazione del vetro è n vetro = 1.50 e l indice di rifrazione dell aria è n aria = (a) Trovare la distanza f 2 dal diottro del punto F 2 in cui convergono i raggi rifratti (o il loro prolungamento). (b) Supponiamo di invertire il verso di provenienza della luce. Si chiede qual è, in questo caso, la distanza f 1 dal diottro del punto di convergenza F 1 dei raggi rifratti (o del loro prolungamento). Distanza f 2 [cm]: Distanza f 1 [cm]: 2. Nel circuito in figura R 1 = ξ Ω, R 2 = 2ξ Ω, V = 10 V e C = 1 mf. Il condensatore è inizialmente scarico. Determinare la carica sulle armature del condensatore dopo un tempo t = 0.1 s dall istante in cui si chiude l interruttore S. Carica [C]: 3. Si ha un anello di raggio R = 1 m e densità lineare di carica λ = ξ 1000 C/m. Lungo l asse perpendicolare al piano dell anello e passante per il centro (vedi figura) viene posto un elettrone a distanza l = 1 cm, inizialmente in quiete. L elettrone inizia a spostarsi lungo l asse y verso il centro. Determinare la velocità dell elettrone quando passa per il centro O dell anello. Si ricorda che la massa dell elettrone vale m e = kg e la sua carica vale q e = C. Velocità [m/s]: F2 C O F1 R n1 n2 f 2 f 1 Esercizio n. 1 Esercizio n. 2 Esercizio n. 3

22 Numero progressivo: 10 ξ = 416 Turno: 1 Fila: 12 Posto: 5 Matricola: Cognome e nome: (dati nascosti per tutela privacy) 1. Un semianello (di spessore trascurabile) e raggio R = ξ 2 m, ha densità di carica λ = λ 0sinθ, dove λ 0 = 16 C/m. Determinare le componenti del campo elettrico nel punto O della figura, rispetto al sistema di riferimento assegnato. E x [N/C]: E y [N/C]: 2. Un arco (di spessore trascurabile) e raggio ( R = ) 1 m, ha densità lineare di carica pari a λ = 4 C/m. Sapendo che, riferendosi alla figura, θ 1 = π 4 rad e θ π 2 = 2 + ξ 1000 rad, determinare le componenti del campo elettrico nel punto O, rispetto al sistema di riferimento assegnato. E x [N/C]: E y [N/C]: 3. Si abbia un diottro aria-vetro con la superficie sferica convessa per chi osserva dall esterno e di raggio R = 25 cm. Sull asse principale, a una distanza x = 1 10 ξ mm dal centro O, nel vetro, vi è una bollicina B. Se l indice di rifrazione del vetro è n vetro = 1.50 e l indice di rifrazione dell aria è n aria = , qual è la distanza apparente della bollicina dal diottro? Scrivere tale distanza apparente con segno positivo se l immagine si trova nell aria e con segno negativo se l immagine si trova nel vetro. Distanza apparente della bollicina dal diottro x [cm]: Esercizio n. 1 Esercizio n. 2 F1 n1 n2 C BO R x Esercizio n. 3 F 2

23 Numero progressivo: 35 ξ = 523 Turno: 1 Fila: 12 Posto: 10 Matricola: Cognome e nome: (dati nascosti per tutela privacy) 1. Sia dato un diottro aria-vetro con la superficie sferica convessa per chi osserva dall esterno, dove l aria ha indice di rifrazione n aria = e il vetro ha indice di rifrazione n vetro = I raggi paralleli all asse ottico che attraversano il diottro dall aria al vetro convergono in un punto entro il vetro a una distanza di ξ mm dal diottro. Nota la distanza x = 200 cm di un punto oggetto A dal diottro, determinare la distanza x del punto immagine A dal diottro. Distanza immagine x [cm]: 2. Si ha un anello circolare, di spessore trascurabile, raggio R = 1 m e densità lineare di carica λ = ξ 100 C/m. Determinare la norma del campo elettrostatico nel punto P in figura, posizionato lungo l asse y, asse della figura, passante per il centro e perpendicolare al piano della figura stessa, conoscendo l = 13 m. E(P) [N/C]: 3. Una particella puntiforme, avente carica elettrica q = 10 nc, è posta alla distanza d = ( ξ) cm dal centro di una sfera conduttrice S, di raggio R = 10 cm, elettricamente neutra e isolata (vedi figura). Determinare l intensità F q S della forza F q S con cui la particella puntiforme carica q attrae la sfera conduttrice S. Consiglio: si affronti l esercizio con il metodo delle cariche immagine. Intensità F q S della forza [µn]: 4πε H/m = H/m, A x n n 1 2 F1 O C R f1 f2 x F 2 A Esercizio n. 1 Esercizio n. 2 Esercizio n. 3

24 Numero progressivo: 15 ξ = 630 Turno: 1 Fila: 12 Posto: 14 Matricola: Cognome e nome: (dati nascosti per tutela privacy) 1. Un semianello (di spessore trascurabile) e raggio R = ξ m, ha densità di carica λ = 5 C/m. Determinare le componenti del campo elettrico nel punto O della figura, rispetto al sistema di riferimento assegnato. E x [N/C]: E y [N/C]: 2. Si consideri un filo rettilineo, di sezione trascurabile, su cui è distribuita uniformemente una densità lineare di carica λ. Sapendo che una carica elettrica puntiforme Q = ξ µc, di massa m = 1 g, in seguito all interazione con il filo, può orbitare con velocità pari in modulo a v = 5 cm/s sulle traiettorie circolari con centro sul filo e giacenti su piani ortogonali al filo stesso, calcolare λ. Si supponga che il filo abbia lunghezza molto maggiore del raggio della traiettoria. Densità lineare di carica λ [pc/m]: 3. Una stazione trasmittente emette un onda elettromagnetica sinusoidale, di potenza P 0 = 1 kw alla frequenza ν 0 = 2ξ khz. Se l emissione avviene lungo due coni a base sferica, identici, opposti, con angolo di apertura totale α = 0.2 rad, vedi figura, determinare l intensità del segnale alla distanza d = ξ m. Intensità [ W/m 2] : Esercizio n. 1 Stazione trasmittente Esercizio n. 3

25 Numero progressivo: 25 ξ = 737 Turno: 1 Fila: 14 Posto: 5 Matricola: Cognome e nome: (dati nascosti per tutela privacy) 1. Si ha un filo rettilineo infinitamente lungo, percorso da una corrente i = Ct 2 ma, con t che rappresenta il tempo in secondi e la costante C = ξ ma/s2. Determinare il valore del modulo del campo magnetico in un punto posto a una distanza h = 34 cm dal filo al tempo t = 0.3 s. B [pt]: 2. Determinare la differenza α 0 α tra l angolo di elevazione apparente α 0 e l angolo di elevazione reale α di una stella rispetto all orizzonte, sapendo che l angolo di elevazione apparente è α 0 = ( ξ) e che l indice di rifrazione dell aria sulla superficie terrestre è n 0 = (si supponga che la Terra sia piatta). Differenza α 0 α [ ]: 3. Una corona circolare (di spessore trascurabile), raggio interno R i = 1 m e raggio esterno R e = 1.5 m, ha densità di carica superficiale uniforme, pari a σ = 5 C/m 2. Fissata una terna cartesiana con il piano xy coincidente con il piano su cui giace la corona circolare e l origine O coincidente con il centro della corona circolare (vedi figura), determinare la norma del campo elettrico nel punto P (0, 0, ξ cm), E(P) [N/C]: 0 Esercizio n. 2 Esercizio n. 3

26 Numero progressivo: 33 ξ = 844 Turno: 1 Fila: 14 Posto: 10 Matricola: Cognome e nome: (dati nascosti per tutela privacy) 1. Un diottro sferico aria-vetro (con la superficie sferica convessa per chi osserva dall esterno) ha raggio di curvatura R = 20 cm, l indice di rifrazione del vetro vale n vetro = 1.50 e l indice di rifrazione dell aria vale n aria = Un oggetto di dimensione l = 1 cm è posto normalmente all asse principale, a una distanza x = ( ξ) cm da O. Calcolare: (a) L ingrandimento lineare trasversale G. (b) Il rapporto di convergenza (o ingrandimento angolare) K. Ingrandimento lineare trasversale G [adimensionale]: Rapporto di convergenza K [adimensionale]: 2. Una spira circolare di raggio R = 1 m è percorsa da una corrente i = 4 A. Calcolare la norma del campo magnetico in un punto posto a una distanza h = ξ cm dal centro della spira, lungo l asse perpendicolare al piano e passante per il centro. Norma del campo magnetico [T]: 3. Un asta (di spessore trascurabile) e lunghezza L O = 3 m, ha densità lineare di carica λ = ξ modulo del campo elettrico nel punto P in figura conoscendo la distanza P O = ξ cm. E(P) [N/C]: 100 C/m. Determinare il l A F1 n1 n2 O R C F 2 x Esercizio n. 1 Esercizio n. 2 Esercizio n. 3

27 Numero progressivo: 6 ξ = 951 Turno: 1 Fila: 14 Posto: 14 Matricola: Cognome e nome: (dati nascosti per tutela privacy) 1. Una sfera isolante, uniformemente carica, di raggio R 1 = 1 m e carica Q 1 = 1 nc, viene posta entro un guscio sferico concentrico, uniformemente carico, di raggio interno R 2 = 2 m, raggio esterno R 3 = 3 m e carica Q 2 = 2 nc. Calcolare la componente radiale E r del campo elettrico E (presa positiva se centrifuga e negativa se centripeta) alla distanza r = ξr 1 dal centro comune della sfera e del guscio sferico. Campo elettrico E [V/m]: 2. Determinare l energia potenziale elettrostatica di un conduttore sferico isolato, di raggio pari a ξ cm, portato al potenziale di ξ kv. Energia potenziale elettrostatica [J]: 3. Un tubo cilindrico di lunghezza opportuna è diviso in due parti da una lente biconvessa sottile di vetro (n vetro = 1.50) aventi i raggi di curvatura entrambi uguali a R = 1 10 ξ cm. Una delle due parti del cilindro è piena d aria (n aria = ), l altra di un liquido trasparente di indice di rifrazione n liquido = (a) Determinare a che distanza f 1 dalla lente converge un raggio che entra nel tubo parallelamente all asse, dalla parte in cui vi è l aria. (b) Determinare a che distanza f 2 dalla lente converge un raggio che entra nel tubo parallelamente all asse, dalla parte in cui vi è il liquido. Distanza f 1 [cm]: Distanza f 2 [cm]: n aria n liquido Esercizio n. 1 n vetro Esercizio n. 3

28 Numero progressivo: 5 ξ = 88 Turno: 1 Fila: 16 Posto: 1 Matricola: Cognome e nome: (dati nascosti per tutela privacy) 1. Un conduttore di capacità C = 40 pf possiede una carica Q = ξ nc. (a) qual è il suo potenziale (preso zero il potenziale all infinito)? (b) Ponendo in contatto con il conduttore dato un altro conduttore (scarico), si osserva che il potenziale diminuisce di V = 1 V. Qual è la capacità del secondo conduttore? Potenziale [V]: Capacità del secondo conduttore [pf]: 2. Il diottro riportato in figura separa aria da vetro (n vetro = 1.55); entro il vetro, lungo l asse ottico, è presente un impurità puntiforme P (vedi figura). ( Sapendo ) che la distanza tra il diottro e l impurità vale h = ξ 10 cm e che l immagine dell impurità P dista dal diottro h = 2+ ξ 100 cm e si trova anch essa all interno del vetro, trovare il raggio di curvatura R del diottro (preso positivo se il diottro mostra la convessità all impurità e negativo se il diottro mostra, come in figura, la concavità all impurità). Raggio di curvatura R [cm]: 3. Due sfere conduttrici cariche, di raggi R 1 = 10 cm e R 2 = 20 cm, sono poste con i centri a distanza d = (30+ξ) cm (si consideri R 1 < R 2 d ma non si trascuri l induzione elettrostatica tra le due sfere). La prima sfera è isolata e possiede una carica elettrica q 1 = 500 nc, mentre la seconda sfera è mantenuta al potenziale V 2 = 25 kv rispetto all infinito. Determinare: (a) il potenziale V 1 della prima sfera; (b) la carica q 2 della seconda sfera; (c) l intensità F 12 della forza F 12 agente tra le due sfere. Potenziale V 1 [kv]: Carica q 2 [nc]: Intensità forza F 12 [N]: Esercizio n. 2 Esercizio n. 3

29 Numero progressivo: 24 ξ = 195 Turno: 1 Fila: 16 Posto: 5 Matricola: Cognome e nome: (dati nascosti per tutela privacy) 1. La superficie curva di una lente piano-convessa ha un raggio di curvatura R = ξ mm. Determinare la sua distanza focale (a) nell aria e (b) nell acqua, se l indice di rifrazione del vetro è n vetro = 1.50, quello dell acqua è n acqua = 1.33 e quello dell acqua è n aria = Distanza focale nell aria F aria [cm]: Distanza focale nell acqua F acqua [cm]: 2. Una spira circolare, di raggio r = 3 cm, è percorsa da una corrente i = 2 A ed è immersa in un campo magnetico uniforme di modulo B = 1 T, in maniera che abbracci un flusso φ = 0 Wb. Per ruotarla di un angolo α = 9 50 ξ attorno a un asse normale a B, quale lavoro è necessario compiere? Lavoro [mj]: 3. Nel circuito in figura, la capacità dei 4 condensatori è pari a C 1 = 20 pf, C 2 = ξ pf, C 3 = 2ξ pf e C 4 = 10 pf, mentre la batteria ha una differenza di potenziale pari a V 0 = 12 V. Determinare l energia totale E tot accumulata nei 4 condensatori, sia quando l interruttore S è aperto (E (o) tot ), sia quando l interruttore S è chiuso (E (c) tot ). Energia a interruttore aperto E (o) tot [nj]: Energia a interruttore chiuso E (c) tot [nj]: 4πε H/m = H/m, B Esercizio n. 1 Esercizio n. 2 Esercizio n. 3

30 Numero progressivo: 34 ξ = 302 Turno: 1 Fila: 16 Posto: 10 Matricola: Cognome e nome: (dati nascosti per tutela privacy) 1. Una particella di carica elettrica q = 10 mc e massa m = ξ mg si muove in presenza di un campo magnetico uniforme. A un certo istante la particella passa per l origine di una terna cartesiana di riferimento, con velocità v 0 = v 0x î+ v 0y ĵ, dove v 0x = 3 m/s e v 0y = ( ξ 5) m/s. Se, in tale terna cartesiana, il campo magnetico è B = Bˆk, con B = 10 mt, trovare: (a) il raggio e (b) le coordinate del centro della traiettoria circolare della particella. Raggio r [m]: Coordinata x del centro C x [m]: Coordinata y del centro C y [m]: 2. Data una lente sottile convergente, di convergenza P = 1 sua immagine reale. Minima distanza oggetto-immagine l [cm]: 100 ξ diottrie, calcolare la minima distanza l tra un oggetto e la 3. Una particella puntiforme, avente carica elettrica q = 10 nc, è posta alla distanza d = ( ξ) cm dal centro di una sfera conduttrice elettricamente neutra e isolata, di raggio R = 10 cm (vedi figura). Determinare: (a) il potenziale elettrostatico V 0 della sfera; (b) il potenziale elettrostatico V(P) in un punto P situato a una distanza r = 5 cm dall asse del sistema, su di un piano perpendicolare all asse e distante z = 11 cm dal centro della sfera (vedi figura). Consiglio: si affronti l esercizio con il metodo delle cariche immagine. Potenziale V 0 [V]: Potenziale V(P) [V]: y O v 0 F r C x Esercizio n. 1 Esercizio n. 2 Esercizio n. 3

31 Numero progressivo: 12 ξ = 409 Turno: 1 Fila: 16 Posto: 14 Matricola: Cognome e nome: (dati nascosti per tutela privacy) 1. Un punto luminoso si trova sull asse ottico di uno specchio convesso di raggio R = 40 cm a una distanza x = 1 10 ξ cm dal vertice. Determinare: (a) la distanza dell immagine; (b) l ingrandimento lineare trasversale dell immagine. Distanza dell immagine x [cm]: Ingrandimento G [adimensionale]: 2. Una linea di trasmissione di corrente elettrica è costituita da un filo conduttore cilindrico di raggio R 1 = 1 cm, circondato da un guscio cilindrico coassiale conduttore, di raggio interno R 2 = 2 cm e raggio esterno R 3 = 3 cm. Una corrente assiale di densità uniforme e intensità i 1 = 1 A viene fatta passare per il filo interno, mentre per il conduttore esterno scorre una corrente di intensità i 2 = 2 A, con densità uniforme e verso opposto. Calcolare la norma del campo magnetico B alla distanza r = ξ cm dall asse del conduttore cilindrico. Campo magnetico B [µt]: 3. Un disco isolante, uniformemente carico, di raggio R = ξ mm, carica Q = 10 mc e spessore trascurabile, ruota a velocità costante ν = 10 s 1 (giri al secondo) attorno a un asse a esso perpendicolare e passante per il centro O. (a) Calcolare il campo magnetico nel centro O del disco rotante. (b) Calcolare il momento magnetico del disco rotante. Campo magnetico [µt]: Momento magnetico [ Am 2] : 4πε H/m = H/m, Q A O A F C x x R>0 R Q O f Esercizio n. 1 Esercizio n. 2 Esercizio n. 3

32 Numero progressivo: 2 ξ = 516 Turno: 1 Fila: 18 Posto: 1 Matricola: Cognome e nome: (dati nascosti per tutela privacy) 1. Un punto luminoso si trova sull asse ottico di uno specchio concavo di raggio R = 40 cm a una distanza x = ( ξ) cm dal vertice. Determinare: (a) la distanza dell immagine; (b) l ingrandimento lineare trasversale dell immagine. Distanza dell immagine x [cm]: Ingrandimento G [adimensionale]: 2. Una corona circolare conduttrice, di raggio interno r 1 = ξ mm e raggio esterno r 2 = 2ξ mm è percorsa da una corrente di densità uniforme e intensità i = 0.5 A. Qual è l intensità del campo magnetico nel centro della corona circolare? Qual è il momento magnetico della corona circolare? Campo magnetico [µt]: Momento magnetico [ Am 2] : 3. Una particella puntiforme, avente carica elettrica q = 10 nc, è posta alla distanza d = 15 cm dal centro di una sfera conduttrice, elettricamente neutra e isolata, di raggio R = 10 cm (vedi figura). Determinare la densità superficiale σ(θ) della carica indotta dalla particella di carica q sulla superficie della sfera conduttrice, a un angolo (con vertice nel centro O della sfera) pari a θ = ( 9 50 ξ) rispetto alla direzione della carica puntiforme. Consiglio: si affronti l esercizio con il metodo delle cariche immagine e si ricordi che, in coordinate sferiche, il gradiente di una funzione f si scrive: f = î ρ f ρ +î θ 1 ρ f θ +î ϕ 1 ρsinθ f ϕ. Densità superficiale di carica σ [ nc/m 2] : Q r 1 A O r 2 C A F x x R<0 f Esercizio n. 1 Esercizio n. 2 Esercizio n. 3

33 Numero progressivo: 21 ξ = 623 Turno: 1 Fila: 18 Posto: 5 Matricola: Cognome e nome: (dati nascosti per tutela privacy) 1. Nel circuito elettrico disegnato in figura nel quale la semicirconferenza AC ha raggio OA = 22 cm circola una corrente elettrica di intensità pari a i = 3 ma. Nella regione rettangolare delimitata dalla linea tratteggiata è presente un campo magnetico uniforme B = 10 4 ξ 2 ĵ T, dove ĵ è il versore relativo all asse verticale y. Determinare l intensità della forza magnetica F agente sulla semicirconferenza AC. Forza sulla semicirconferenza AC [N]: 2. Si ha una lente sottile fatta di materiale con indice di rifrazione (n lente = ξ), in aria, biconvessa con raggio di curvatura uguale sui due lati. Sapendo che un oggetto puntiforme, situato sull asse ottico della lente, a sinistra di questa, a una distanza p = 6 cm dal suo centro produce un immagine virtuale sempre dalla parte sinistra a una distanza q = 3 2 p, determinare il raggio di curvatura della lente. Raggio di curvatura [cm]: 3. Data una sfera isolante di raggio R = 4 m uniformemente carica con densità ρ = 3 C/m 3 determinare la norma E del campo elettrico E alla distanza r = ξ cm dal centro della sfera. E(P) [N/C]: y B C V O R A x Esercizio n. 1 Esercizio n. 2