9 Settembre 2014

FISICA GENERALE 2
9 Settembre 2014
1) Un filo di rame è percorso da una corrente di intensità I = 10 A, distribuita
uniformemente sulla sezione del filo. Sapendo che il diametro del filo è d =
2.5 mm e la sua resistenza per unità di lunghezza vale Rl = 3.3 Ω/km,
calcolare:
a) La densità di energia magnetica alla superficie del filo;
b) La densità di energia elettrica alla superficie del filo.
2) Si consideri un circuito LC, con L = 3 mH e C = 10 μF. Calcolare:
a) La pulsazione propria ω del circuito;
b) Il periodo T delle oscillazioni.
Supponendo che a t = 0 il condensatore abbia carica pari a q M = 200 μC e la
corrente sia nulla calcolare:
c) L’energia totale U immagazzinata dal circuito;
d) La corrente massima iM che scorre nell’induttore.
Fare un grafico dell’andamento della carica sulle armature del
condensatore in funzione del tempo, fra t = 0 e t = T.
3) Un’onda elettromagnetica piana armonica di pulsazione ω si propaga nel
vuoto lungo l’asse x (onda progressiva) ed è polarizzata lungo l’asse y. La
lunghezza d’onda è λ = 3.18 m, l’ampiezza del campo elettrico vale E0 = 288
V/m. Scrivere la funzione d’onda del campo elettrico e del campo magnetico
e calcolare la frequenza ν, il numero d’onda k, la pulsazione ω, l’ampiezza
del campo magnetico B0 e l’intensità dell’onda.
Supponendo che l’onda incida perpendicolarmente su un foglio perfettamente
assorbente di area Σ = 1.85 m2, calcolare il valore medio della forza
esercitata dall’onda su Σ e il valore medio della pressione di radiazione su Σ.
Si svolga a scelta uno dei seguenti temi:
A) Si enunci il teorema della circuitazione di Ampère (nel vuoto, campo B
statico), specificando anche l’unità di misura, nel Sistema Internazionale, di
ogni grandezza coinvolta. Successivamente si dimostri il teorema (forma
integrale, forma locale) e infine lo si utilizzi per il calcolo del campo magnetico
all’interno e all’esterno di un conduttore cilindrico di raggio R percorso da una
corrente di intensità I distribuita uniformemente sulla sua sezione (la
lunghezza del conduttore è molto maggiore di R).
B) Si enunci la legge di Faraday-Neumann-Lenz e si discuta: i) come si può
realizzare una variazione nel tempo del flusso del campo magnetico; ii)
l’origine fisica della forza elettromotrice indotta. Si concluda fornendo un
esempio di forza elettromotrice indotta di tipo “mozionale”.