Prova d'esame Fisica II (prof. Saracino) (Svolta)

Fisica generale II prova scritta 16/03/2015

Problema 1

Due condensatori, di capacità C₁ = 20 pF e C₂ = 30 pF, hanno entrambe un'armatura collegata a terra (V = 0), e sono carichi con d.d.p. rispettivamente pari a V₁ = 500 V e V₂ = 100 V. Le due armature libere sono collegate tra di loro e il sistema assume una nuova configurazione di equilibrio caratterizzata da una d.d.p. pari a V. Determinare il valore di V, l'energia elettrostatica prima e dopo il collegamento delle armature libere e commentarne il segno della variazione.

Problema 2

Due particelle aventi la stessa carica ma diverse masse, sono accelerate da ferme da una differenza di potenziale ΔV = 7.33 kV, e poi sottoposte a un campo di induzione magnetica B = 520 mT ortogonale alla velocità v. Le particelle urtano una lastra posta nel piano del foro d'ingresso, nella regione in cui è presente il campo di induzione magnetica (vedi Figura). Si calcoli la distanza δ fra i punti d'impatto sulla lastra se le masse delle particelle sono rispettivamente 5.60 × 10^-26 e 5.92 × 10^-26.

Problema 3

Un filo conduttore rettilineo è inserito lungo l'asse di un cilindro conduttore cavo di raggio interno R₁ = 10 cm ed esterno R₂ = 20 cm. Il conduttore centrale è percorso da una corrente i = 1 A, mentre il cilindro cavo è percorso da una densità di corrente J = 80 A/m² uniformemente distribuita e avente direzione opposta alla corrente del filo centrale. Determinare a quale distanza dall’asse del sistema il campo d'induzione magnetica è nullo.

Calcoli del problema 1

• C₁ = 20
• C₂ = 30
• Q = 20 × 30 = 600
• V₁ = 500
• V₂ = 100
• ΔU = Q × V = 600
• Energia = 1/2 × Q × V₂ - 1/2 × Q × V₁ = 2.1 × 10^-6

Calcoli del problema 2

• q = 1.6 × 10^-19
• ΔV = 7.33 kV
• B = 520 mT
• m₁ = 5.60 × 10^-26
• m₂ = ?
• m₂ = 5.92 × 10^-26
• v = √(2 × q × ΔV / m₁)
• Raggio = 20 × 10^-4
• 5.60 × 10^-26 × 20 × 10^-4
• = 134.61 × 10¹