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I Prova Fisica Generale 2 SMC - 8/10/2007 E1 Tre particelle con uguale carica q = 2 nC si trovano ai vertici di un quadrato di lato d = 1 mm (vedi figura). a) Qual’ e’ l’intensita’ della forza che si esercita su una quarta particella con carica positiva q0 = 1 nC quando viene posta al centro del quadrato? b) Quanto vale l’energia potenziale della particella? c) Qual’ e’ l’intensita’ della forza che si esercita sulla quarta particella quando viene posta nel vertice libero del quadrato? d) Quanto vale la sua energia potenziale? E2 Si consideri il circuito rappresentato in figura. Il condensatore e’ a facce piane e parallele distanti d = 1 mm, di superficie S = 56.5 dm2; il generatore ideale fornisce una f.e.m. E=34 V. Descrivere cosa accade nel circuito dopo la chiusura dell’interruttore. Determinare il valore delle seguenti grandezze dopo un tempo molto lungo rispetto alla costante caratteristica del circuito: - differenza di potenziale ai capi del condensatore - carica sui piatti del condensatore - energia immagazzinata nel condensatore - campo elettrico tra i piatti del condensatore Trascorso questo tempo, mentre la batteria e’ ancora collegata viene inserito tra i piatti del condensatore un dielettrico con costante dielettrica relativa r=2. Qual e’ il nuovo valore della capacità? Come si modificano i valori delle 4 grandezze sopra elencate a causa dell’inserimento del dielettrico? E3 Un blocco di materiale a forma rettangolare piena ha una lunghezza di 15.8 cm, una sezione normale di 3.5 cm2 e una resistenza di 935 . Il materiale di cui e’ costituito il blocco ha 5.331022 elettroni di conduzione per ogni m3. Tra i suoi estremi si mantiene una differenza di potenziale di 35.8 V. - si determini la corrente nel blocco. - assumendo che la densita’ di corrente sia uniforme, qual’è il suo valore? Si determini inoltre: - la velocità di deriva degli elettroni di conduzione - il modulo del campo elettrico nel blocco - il verso del campo elettrico rispetto alla velocita’ di deriva degli elettroni Q1 Dare la definizione di superficie equipotenziale. Due superfici equipotenziali possono intersecarsi? Perche’? Come sono orientate le superfici equipotenziali rispetto alle linee di forza del campo elettrico? Disegnare le superfici equipotenziali e le linee di forza del campo elettrico generato da una carica elettrica puntiforme negativa. Supporre che un elettrone si muova da punto A a un punto B lungo una linea di campo (vedi figura). Il lavoro svolto dal campo sia pari ad L. Scrivere quanto valgono le seguenti differenze di potenziale elettrico, specificandone il segno: - VB-VA - VC-VA - VC-VB Q2 Enunciare il teorema di Gauss. Utilizzando il teorema di Gauss ricavare le espressioni del campo elettrico generato da una sfera uniformemente carica (con densita’ di carica volumetrica e carica totale q), in punti all’interno ed all’esterno della sfera, specificando oltre al modulo, la direzione e il verso del vettore campo elettrico. Q3 Spiegare cosa e’ un dipolo elettrico. Definire il momento di dipolo elettrico. Supporre che il dipolo sia posto in un campo elettrico esterno uniforme. Descrivere il comportamento del dipolo e scrivere l’espressione del momento torcente che agisce su di esso. Quando il momento torcente e’ massimo? E quando e’ minimo?
