LISTA PROVVISIORIA DELLE DOMANDE D'ESAME FISICA GENERALE 2 A/A

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1 LISTA PROVVISIORIA DELLE DOMANDE D'ESAME FISICA GENERALE 2 A/A Prof. P. Monaco e F. Longo 01) Cos'e' la quantizzazione della carica elettrica. 02) Cosa stabilisce il principio di conservazione della carica. 03) Cosa stabilisce il principio di sovrapposizione per la legge di Coulomb. 04) L'unita` di misura fondamentale per l'elettromagnetismo nel Sistema Internazionale ed esempi di altre unita` derivate. 05) Definizione di campo elettrostatico con carica di prova. 06) Come si calcola il campo elettrico se e' nota la distribuzione (discreta) delle cariche? 07) Come si calcola il campo elettrico se e' nota la distribuzione (continua) delle cariche? 08) Definizione di densita' di carica di volume, di superficie e lineare. 09) Che direzione ha il campo elettrico in un punto date le linee di forza del campo elettrico stesso? 10) Che relazione c'e` fra modulo del campo elettrico e le linee di forza. 11) Come sono dirette le linee di forza del campo elettrico generato da un piano uniformemente carico? 12) Quali sono le componenti nulle, in un sistema di coordinate cartesiane, per il campo elettrico generato da un piano uniformemente carico posto in x=0? 13) Come sono dirette le linee di forza del campo elettrico generato da una superficie sferica uniformemente carica? 14) Come sono dirette le linee di forza del campo elettrico generato da un filo (di lunghezza infinita) uniformemente carico? 15) Come e' definito il flusso di un campo attraverso una superficie piana infinitesima? 16) Il flusso del campo elettrico e' una grandezza fisica scalare o vettoriale? 17) La legge di Gauss puo' essere dedotta usando due leggi fondamentali dell'elettrostatica, quali? 18) Enunciare la legge di Gauss per il campo elettrico. 19) Enunciare la legge di Gauss per il campo elettrico in forma differenziale. 1+) Derivare la legge di Gauss per il campo elettrico. 2+) Derivare la legge di Gauss in forma differenziale da quella integrale.

2 20) Quanto vale, in ogni punto dello spazio, il campo elettrico generato da un piano uniformemente carico? Fornire la risposta in coordinate cartesiane ortogonali Oxyz, ipotizzando che il piano sia posto in x=0 e che sia nota la densita' di carica superficiale. 21) Quanto vale, in ogni punto dello spazio, il campo elettrico generato da un filo rettilineo (di altezza infinita) uniformemente carico? Fornire la risposta in coordinate polari cilindriche, ipotizzando che sia nota la densita' di carica linare. 22) Quanto vale, in ogni punto dello spazio, il campo elettrico generato da una sfera uniformemente carica? Fornire la risposta in coordinate sferiche, ipotizzando che sia nota la densita' di carica di volume. 23) Come si comportano le cariche in un conduttore solido metallico? (libere o legate, il loro eccesso dove si localizza?). 24) Quanto vale il campo elettrico all'interno di un conduttore? Giustificare entro che limiti vale quanto detto. 25) Quanto vale il campo elettrico immediatamente all'esterno di un conduttore (teorema di Coulomb)? Fornire la dimostrazione. 26) Energia potenziale elettrostatica per una carica di prova immersa nel campo di un numero qualsiasi di cariche puntiformi fisse. 27) Dare la definizione di potenziale elettrostatico. 28) Qual e' l'unita' di misura del potenziale elettrostatico e come si definisce. 29) Definizione dell'elettronvolt. 30) Potenziale prodotto da un numero qualsiasi di cariche puntiformi fisse. 31) Potenziale prodotto da distribuzioni continue di carica. 32) Dare la definizione di differenza di potenziale (elettrico). 33) Come si calcola la differenza di potenziale se e' noto il campo elettrico? 34) Come si ricava il campo elettrico se e' nota la funzione potenziale elettrico? 3+) Dimostrare che il campo elettrico e' meno il gradiente del potenziale. 35) Che cos'e' una superficie equipotenziale? 36) Che relazione c'e' fra le superfici equipotenziali e le linee di forza del campo elettrico? 37) Cosa si puo' dire del potenziale di un conduttore? 38) Cos'e' uno schermo elettrostatico? 39) Cos'e' la rigidita' dielettrica? Dare l'ordine di grandezza per buoni isolanti. 40) Quanto vale la circuitazione del campo elettrico statico su una qualunque linea chiusa? 41) Quanto vale il rotore del campo elettrostatico?

3 4+) Dimostrare che il campo elettrostatico e' irrotazionale. 5+) Discutere le formulazione dell'elettrostatica mediante le equazioni di Poisson e Laplace. 42) Che cosa e' un condensatore? 43) Dare la definizione di capacita' di un condensatore. 44) Come si chiama e come e' definita l'unita di misura della capacita' di un condensatore? 45) Quanto vale la capacita' di un condensatore piano nel vuoto, se e' nota la sua superficie e la distanza fra le piastre? 46) Quanto vale la capacita' di un condensatore piano riempito di un materiale, se e' nota la costante dielettrica relativa del mezzo, la superficie e la distanza fra le piastre? 47) Che relazione esiste fra la densita` di energia elettrostatica ed il campo elettrostatico in una regione dello spazio vuoto. 48) Che relazione esiste fra la densita` di energia elettrostatica ed il campo elettrostatico in una regione dello spazio in cui e' presente un materiale isolante. 49) Un condensatore piano viene dapprima caricato e poi isolato. Come cambiano la sua differenza di potenziale, capacita` e campo elettrico quando viene successivamente inserito un materiale dielettrico (isolante) al suo interno? 50) Spiegare, qualitativamente, il meccanismo microscopico di polarizzazione elettronica della materia posta in un campo elettrico. 51) Spiegare, qualitativamente, il meccanismo microscopico di polarizzazione per orientamento della materia posta in un campo elettrico. 52) Come si definisce il vettore di polarizzazione P per un materiale dielettrico. 53) Come si definisce il vettore di D per un materiale dielettrico. 54) Che legame c'e' fra la costante dielettrica relativa k e la suscettivita' chi? 55) Per quali materiali il vettore P e' proporzionale al campo elettrico? 56) Dare la definizione di corrente elettrica 57) Dare la definizione di densita' di corrente. 58) Come si ricava la corrente attraverso una superficie se e' nota la densita' di corrente? 59) Che moto fanno i portatori di carica in un materiale resistivo? 60) Enunciare la legge di Ohm. 61) Che relazione c'e' fra densita' di corrente e campo elettrico in un materiale resistivo (legge di Ohm microscopica)? 62) Dare la definizione di conducibilita' elettrica.

4 63) Dare la definizione di resistivita' elettrica. 64) Come si chiama, e come e' definita, l'unita di misura della resistenza elettrica? 65) Come si inserisce e che perturbazione introduce in un circuito di resistenza totale R uno strumento di misura della corrente? 66) Come si inserisce e che perturbazione introduce in un circuito di resistenza totale R uno strumento di misura della d.d.p.? 67) Quanto vale la potenza dissipata in un resistore in funzione della resistenza e della corrente? 68) Quanto vale la potenza dissipata in un resistore in funzione della resistenza e della d.d.p.? 69) Quanto vale la potenza dissipata in un resistore in funzione della d.d.p. e della corrente? 70) Quanto vale la potenza erogata da un generatore di tensione in funzione della fem, della corrente e della resistenza interna? (Esprimere prima in funzione della d.d.p. in uscita e della corrente). 71) Come varia nel tempo la carica presente su un condensatore C che viene caricato da una batteria con f.e.m. E attraverso una resistenza R. 72) Dimostrare le leggi che regolano la scarica di un condensatore attraverso una resistenza. 73) Come si definisce il campo magnetico (o campo di induzione magnetica) B mediante la forza di Lorentz? 74) Quanto vale la forza magnetica su un elemento di volume percorso da una densita' di corrente costante? 75) Quanto vale la forza magnetica su un tratto di filo percorso da corrente (II legge di Laplace)? 76) Dare la definizione di momento magnetico di una spira piana percorsa da corrente. 77) Quanto vale il momento delle forze su una spira percorsa da corrente e posta in un campo magnetico uniforme? 78) Quanto vale l'energia potenziale di un dipolo magnetico immerso in un campo magnetico? Come tende ad allinearsi il dipolo rispetto al campo B? 79) Enunciare le legge che fornisce il campo di induzione magnetica generato da un tratto infinitesimo di filo percorso da una corrente in un generico punto P dello spazio (I legge elementare di Laplace o legge elementare di Biot-Savart)? 5+) Ricavare dalla I legge elementare di Laplace il campo magnetico generato da una densita' di corrente. 6+) Ricavare dalla I legge elementare di Laplace il campo magnetico generato da una singola carica nel caso non relativistico. 80) Enunciare la legge che fornisce il campo di induzione magnetica per un filo rettilineo di lunghezza infinita percorso da corrente (legge di Biot-Savart)?

5 81) Disegnare, in modo qualitativo, le linee del campo di induzione magnetica generato da una spira circolare percorsa da una corrente. 7+) Dare una giustificazione della legge della circuitazione di Ampere usando il risultato del campo del filo rettilineo percorso dalla corrente i. 82) Enunciare la legge di Ampere per campi magnetici statici (forma integrale). 83) Enunciare la legge di Ampere per campi magnetici statici (forma locale). 84) Quanto vale, in ogni punto dello spazio, il campo di induzione magnetica di un cilindro percorso da una corrente uniforme. 85) Quanto vale, in ogni punto dello spazio, il campo di induzione magnetica di un solenoide rettilineo indefinito percorso da una corrente costante? 86) Quanto vale, in ogni punto dello spazio, il campo di induzione magnetica di un solenoide toroidale percorso da una corrente costante? Fornire il risultato in un sistema di coordinate polari cilindriche. 87) Quanto vale la forza magnetica fra due fili rettilinei percorsi da corrente? 88) Come e' definito l'ampere, l'unita' di misura della corrente elettrica? 89) Cose' un campo solenoidale? 90) Come si esprime la legge di Gauss per il campo magnetico e commentarne brevemente il significato. 91) Dare la legge di legge di Gauss per il campo magnetico in forma differenziale commentarne brevemente il significato. 92) In quali situazioni la legge di Ampere e' inadeguata? 93) Definire la corrente di spostamento o la sua densita'. 94) Enunciare la legge di Ampere-Maxwell in forma integrale. 95) Enunciare la legge di Ampere-Maxwell in forma differenziale. 96) Enunciare la legge di Faraday dell'induzione elettromagnetica. 97) Enunciare la legge di Lenz. 98) Quale quantita` fisica non si conserverebbe se nella legge di Faraday non ci fosse il segno meno? 99) Fare un esempio di applicazione della legge di Faraday. 100) Enunciare la legge di Faraday in forma differenziale e commentarla. 8+) Discutere i potenziali elettostostatici e l'estensione elettrodinamica. 9+) Ricavare il campo elettrico indotto all'interno di un solenoide rettilineo indefinito con corrente non costante. 101) Dare una definizione del coefficiente di autoinduzione. 102) Come si chiama e come e` definita l'unita` di misura del coefficiente di autoinduzione? 103) Ricavare il coefficiente di autoinduzione nel caso di solenoide indefinito.

6 104) Ricavare il coefficiente di autoinduzione nel caso di solenoide toroidale. 105) Ricavare il coefficiente di autoinduzione nel caso di cavo coassiale. 106) Scrivere l'equazione del circuito LR e ricavarne la costante tempo. 107) Cosa succede quando si esclude la batteria nel circuito LR a regime? 108) Come si determina, che valore ha e dove si localizza l'energia immagazzinata da un'induttanza percorsa da corrente (l'energia intrinseca della corrente)? 109) Che relazione esiste fra la densita` di energia magnetica ed il campo magnetico in una regione dello spazio vuoto. 110) Come si definisce il coefficiente di mutua induzione? 111) Quanto vale l'energia magnetica di due circuiti accoppiati? 112) Spiegare il principio di funzionamento di un trasformatore in alternata. 113) Dare la definizione di permeabilita' magnetica relativa ed assoluta. 114) Dare la definizione di sostanza diamagnetica. 115) Dare la definizione di sostanza paramagnetica. 116) Dare la definizione di sostanza ferromagnetica. 117) Spiegare il ciclo di isteresi di una sostanza ferromagnetica. 118) Dare la definizione del vettore H. 119) Dare una definizione del vettore di magnetizzazione M. 120) Che cos'e' la suscettivita' magnetica di un materiale. 121) Spiegare, qualitativamente, i tre principali meccanismi microscopici di magnetizzazione della materia posta in un campo magnetico. 122) A cosa e' dovuto il momento magnetico orbitale? 123) A cosa e' dovuto il momento magnetico intrinseco? 124) A cosa e' dovuto il ferromagnetismo a livello elementare? 125) Che relazione c'e' fra il vettore di magnetizzazione e H? 126) Da cosa e' prodotta la magnetizzazione M di un cilindro uniformemente magnetizzato? 127) Quanto vale la circuitazione del vettore di magnetizzazione M? 128) Quanto vale in generale la circuitazione del campo magnetico in presenza di materiali magnetici e campi elettrici variabili nel tempo? 129) Quanto vale la circuitazione del vettore H? 130) Scrivere le quattro equazioni di Maxwell a scelta in forma integrale o differenziale, in una delle seguenti condizioni: - nel vuoto in presenza di cariche e correnti; - nella materia in condizioni statiche/stazionarie con cariche e correnti; - nel vuoto senza cariche e correnti in condizioni non stazionarie;

7 - nella materia in condizioni non stazionarie senza cariche libere e correnti. 131) Dare l'equazione e la soluzione del circuito oscillante LC. 132) Come variano l'energia e i campi nel circuito oscillante LC. 133) Dare l'equazione e la soluzione del circuito RLC serie nel caso sottosmorzato. 134) Dare l'equazione e la soluzione del circuito RLC serie nel caso sovrasmorzato. 135) Dare l'equazione e la soluzione del circuito puramente resistivo. 136) Dare l'equazione e la soluzione del circuito puramente capacitivo. 137) Dare l'equazione e la soluzione del circuito puramente induttivo. 138) Quanto valgono la reattanza della capacita' e dell'induttanza? 139) Dare l'equazione e la soluzione stazionaria del circuito RLC serie con fem sinusoidale col metodo dei fasori. 140) Come si definisce l'impedenza del circuito RLC serie? 141) Quanto vale lo sfasamento della corrente rispetto alla tensione di alimentazione nel circuito RLC serie? 142) Dare la soluzione generale del circuito RLC serie con fem sinusoidale. 143) Definire la condizione di risonanza del circuito RLC serie con fem sinusoidale. 144) Che cosa limita la corrente a frequenze molto inferiori di quella di risonanza? 145) Che cosa limita la corrente a frequenze molto superiori di quella di risonanza? 146) Definire i valori efficaci della tensione e della corrente in un circuito RLC in alternata. 147) Definire la potenza media e il fattore di potenza in un circuito RLC in alternata. 10+) Ricavare la larghezza della risonanza. 148) Definire il fattore di merito in un circuito RLC in alternata. 149) Ricavare l'equazione delle onde elettromagnetiche piane lungo un asse dalle equazioni di Maxwell nel vuoto ed in assenza di sorgenti. 11+) Fare la derivazione dell'equazione delle onde nel caso generale dalle equazioni di Maxwell in forma differenziale. 150) Definire il vettore di Poynting e spiegarne il significato fisico.