Esami svolti Fisica II (con testo) - prima parte - Prof. Fronzoni

COMPITO DI FISICA II CIVILE E TELECOMUNICAZIONI 7/4/98

1. Due fili metallici di soppressi L sono disposti parallelamente a distanza D dentro un liquido contenente ioni di conduttibilità σ (f << D << L). A due estremi vicini è applicato un generatore con f.e.m E.
   1. Quanto vale la resistenza che vede il generatore?
   2. Calcolare la potenza dissipata per unità di lunghezza.
   3. Quanto vale la densità di carica sulla superficie dei conduttori?

• a
• b
• c

2. Si consideri un anello di materiale ferromagnetico con permeabilità μ, raggio medio R e raggio della sezione trasversale r << R. L'anello viene diviso in due parti e una spira, con resistenza nulla, e’ introdotta come mostrato in figura. Una corrente I attraversa la spira e l'anello è mantenuto unito dalle forze magnetiche.
   1. Quanto vale il vettore magnetizzazione nel ferromagnete?
   2. Si determini il valore dell'induttanza che vede la corrente I trascurando la induttanza della spira isolata.
   3. Quanto vale la forza, da applicare agli estremi A e B, necessaria a separare i ferromagneti.

• a
• b
• c

3. Una lente sottile di diametro D e fuoco F' posta parallelamente ad uno specchio ad una distanza L = 2F. Un'onda piana attraversa la lente con vettore d'onda K parallelo all'asse ottico.
   1. Calcolare a quale distanza dallo specchio il fascio riflesso verrà focalizzato.
   2. Se I e' l'intensità della radiazione che raggiunge la lente, quanto vale la potenza sul fuoco del fascio riflesso?
   3. Tenendo conto degli effetti di diffrazione e trascurando le aberrazioni si determini la dimensione trasversale del fuoco.

• a
• b
• c

FISICA II INGEGNERIA CIVILE 4/6/94

1 - Un cavo coassiale è costituito da un filo conduttore rivestito da una guaina dielettrica, una maglia conduttrice avvolge il tutto come mostrato in figura. Si consideri un cavo di lunghezza L con raggi, rispettivamente interno ed esterno, r ed R. Il cavo è riempito per metà lunghezza da un materiale dielettrico di costante dielettrica ε₁ ed il valore dell'altra costante dielettrica è ε₂.

1. Determinare la capacità totale associata al cavo.
2. Se a un potenziale costante V₀ è applicato al conduttore interno determinare tutte le cariche di polarizzazione presenti?
3. Calcolare l'energia elettrostatica associata a tale sistema.

2 - Considerando il cavo coassiale definito nell'esercizio 1,

1. Calcolare l'induttanza per unità di lunghezza associata (si consideri la permeabilità magnetica quella del vuoto).
2. Se ad un dato istante un impulso di tensione V di durata molto breve è applicato ad un capo del cavo, determinare il tempo necessario affinché l'impulso raggiunga l'altro terminale.
3. Per effetto della discontinuità della costante dielettrica si osservano delle riflessioni dell'impulso di partenza. Quanto vale l'ampiezza (in tensione) del primo impulso riflesso?

3 - Per misurare lo spessore di una lamina costituita da un materiale trasparente di costante dielettrica ε (si consideri la permeabilità magnetica quella del vuoto) si utilizza un microscopio il cui obiettivo ha una focale F ed un diametro D. Il procedimento consiste nel mettere a fuoco due corpuscoli di polvere sulle due superfici e supponiamo che risulti uno spostamento della lente pari ad S.

1. Determinare lo spessore della lamina.
2. Se λ è la lunghezza d'onda utilizzata determinare lo spessore minimo misurabile.
3. Un granello che si trova sulla superficie inferiore e lungo l'asse ottico riemette la radiazione in tutte le direzioni. Se si focalizzassi sul granello determinare la differenza di fase fra un raggio che raggiunge il centro ed uno che raggiunge il bordo della lente.

FISICA II

INGEGNERIA CIVILE 27/5/95

1. Una piastra isolante di spessore d e area infinitamente estesa ha una costante elettrica variabile in funzione della distanza z dalla superficie inferiore, ε(z) = ε₀(1 - αz²), dove α è una costante. Un campo elettrico esterno E₀ viene applicato perpendicolarmente alla piastra.

1. Determinare il campo elettrico internamente all'isolante.
2. Calcolare la densità di carica di polarizzazione sulle superfici e nel volume.

2. Un solenoide di lunghezza l, raggio di base R, numero di spire N e resistenza nulla è alimentato da un generatore in alternata di valore efficace V_g, frequenza ν e resistenza interna trascurabile. Internamente alla bobina è presente un materiale di conducibilità elettrica σ.

1. Considerando trascurabili gli effetti di autoinduzione del conduttore imperfetto, determinare la corrente erogata dal generatore.
2. Quanto vale la potenza dissipata dal sistema per effetto Joule?

3. Si torni all'esercizio 1 e si consideri il dielettrico trasparente alla radiazione visibile.

1. Determinare l'indice di rifrazione in ogni punto del mezzo sapendo che il coefficiente di permeabilità magnetica relativa μ_r=1.
2. Se un raggio di luce incide con un angolo θ rispetto alla perpendicolare delle superfici, determinare l'angolo di uscita di tale raggio nell'ipotesi di angoli piccoli.

FISICA II

INGEGNERIA CIVILE

12/10/95

1 - Interamente ad una sfera isolante di raggio a e costante dielettrica ε viene distribuita una carica elettrica con una densità variabile in funzione del raggio ρ exp(-r). Determinare i campi elettrici in tutto lo spazio e le cariche di polarizzazione.

2 - Un disco conduttore di raggio R, spessore trascurabile e conducibilità σ ruota attorno ad un asse parallelo al diametro con velocità angolare ω. In tutto lo spazio è presente un campo magnetico uniforme B perpendicolare all'asse di rotazione.

• 2a - Determinare la potenza necessaria a mantenere in rotazione il disco trascurando gli effetti di autoinduzione.
• 2b - Quanto vale il campo magnetico creato dal disco in un punto generico a distanza D >> R?

3 - Un sistema ottico è costituito da una lente convergente ed uno specchio concavo di raggio R, come mostra la figura. Sia α