DOMANDE IN PREPARAZIONE ALLA TERZA PROVA DI FISICA
Campo elettrico
1. Definisci il campo elettrico, e calcola quello generato da una carica puntiforme. Perché è un concetto
importante?
2. Definisci il potenziale elettrico, e calcola quello generato da una carica puntiforme. Perché lo si può definire
nel caso statico e non nel caso di un campo elettrico indotto?
3. Come completeresti la seguente “proporzione”? Argomenta.
Forza elettrica : campo elettrico = energia potenziale elettrica : _________________
4. Se il potenziale elettrico è costante in una regione dello spazio, cosa si può dire del campo elettrico in tale
regione?
5. Definisci il flusso di un campo vettoriale.
6. Quanto vale il flusso del campo elettrico attraverso una superficie chiusa? Argomenta.
7. Enuncia il teorema di Gauss per il campo elettrico, e spiega qual è il suo significato. Cosa si può dire riguardo
al flusso del campo elettrico attraverso una superficie chiusa che racchiude solo un dipolo elettrico?
8. Su cosa si basa l’affermazione secondo cui le linee di forza del campo elettrico iniziano e finiscono soltanto
sulle cariche elettriche? E’ vera anche nel caso di un campo elettrico indotto?
9. Definisci la capacità di un conduttore, e calcola la capacità di un condensatore. Cosa succede se immetto un
dielettrico in un condensatore?
10. Definisci la circuitazione di un campo vettoriale.
11. Quanto vale la circuitazione del campo elettrostatico lungo una curva chiusa orientata? Argomenta. Il
risultato vale anche quando il campo elettrico è indotto?
12. Quando un condensatore immagazzina energia? E come si calcola tale energia?
Campo magnetico
1. Descrivi la forza che agisce su una carica immersa in un campo magnetico. Che conseguenze ha questa forza
sul moto della carica?
2. Se un elettrone che attraversa una certa regione non viene deviato, possiamo essere certi che in quella
regione non vi sia nessun campo magnetico? E se deflettesse?
3. Un fascio di elettroni può essere deviato sia da un campo magnetico che da uno elettrico. Descrivi le analogie
o le differenze nei due casi.
4. Descrivi la forza che agisce su un filo percorso da corrente immerso in un campo magnetico. Che
conseguenze ha questa forza sull’orientamento di una spira immersa in un campo magnetico?
5. Non vi è momento torcente su una spira percorsa da corrente in un campo magnetico se l’angolo fra l’asse
della spira e il campo è 0° o 180°. Si discuta la natura dell’equilibrio (stabile, indifferente o instabile) di queste
due posizioni.
6. Che campo magnetico produce un filo indefinito percorso da corrente? E un solenoide?
7. Cosa succede avvicinando due fili paralleli percorsi da corrente? Cosa cambia se le correnti scorrono in
maniera concorde o in maniera discorde?
8. Discuti analogie e differenze tra la forza di Coulomb e la forza agente tra due fili paralleli percorsi da
corrente.
9. In cosa differiscono le linee di campo elettrico e magnetico? Descrivi le linee di campo del campo magnetico
terrestre.
10. Quanto vale il flusso del campo magnetico attraverso una superficie chiusa? Argomenta.
11. Descrivi le differenze e le analogie tra il flusso del campo elettrico e il flusso del campo magnetico.
12. Cosa si intende per corrente concatenata?
13. Enuncia il teorema di Ampere per il campo magnetico, e spiega qual è il suo significato. Spiega quale
apparente contraddizione verrà risolta da Maxwell.
14. Quali sono le principali funzioni del campo magnetico e del campo elettrico nel ciclotrone?
Circuiti
1. Cosa si intende per corrente elettrica e per intensità di corrente elettrica?
2. Si elenchino le analogie e le differenze tra il flusso di carica lungo un conduttore, il flusso d’acqua attraverso
un tubo orizzontale e la conduzione di calore attraverso una lastra piana. Si considerino i seguenti quesiti:
che cosa causa il flusso? Che cosa vi si oppone? Quali particelle (se ve ne sono) partecipano al processo? In
quali unità di misura va misurato il flusso?
3. Enuncia le leggi di Ohm e spiegane il significato.
4. Spiega cos’è la resistenza, e come varia nelle resistenze in serie e in parallelo.
5. Si voglia indagare sperimentalmente se il filamento di una lampadina obbedisce alla prima legge di Ohm. Si
discutano le difficoltà.
6. Disponi di una batteria in grado di creare una differenza di potenziale Δ𝑉 e di due lampadine di resistenza R.
Che corrente eroga la batteria e che potenza dissipa ciascuna lampadina se queste vengono collegate in
serie? E in parallelo? Con quale configurazione le lampadine sono più luminose?
7. In quali circostanze è desiderabile collegare resistenze in parallelo e in serie?
8. Cos’è l’effetto Joule? Citane alcune applicazioni pratiche. Come viene espressa la potenza elettrica?
9. Enuncia i principi di Kirchhoff (e risolvi un circuito dato).
10. La legge delle maglie si basa sul principio di conservazione dell’energia. La legge dei nodi si basa sul principio
di conservazione della carica. Spiega perché.
11. Descrivi cosa avviene nel processo di carica (o scarica) di un circuito RC. Dimostra che il prodotto RC ha le
dimensioni di un tempo.
12. Descrivi cosa avviene in un circuito RL quando aumenta (o diminuisce) la corrente. Dimostra che il prodotto
RL ha le dimensioni di un tempo.
13. Illustra un metodo con cui un circuito RC possa essere usato per misurare resistenze molto elevate.
14. Che cos’è, e come si può creare un alternatore? Che tipo di corrente genera?
15. Cosa sono la corrente efficace e la fem efficace di un circuito a corrente alternata? Perché hanno proprio
quel valore?
16. Descrivi cosa avviene in un circuito LC ideale e spiega come mai in esso scorre corrente alternata. Cosa
succede se al circuito si aggiunge una resistenza?
17. Descrivi il funzionamento di un trasformatore.
18. Per quale motivo le linee elettriche trasportano l’energia elettrica a grandi distanze utilizzando alta tensione?
Elettromagnetismo
1. In che situazione si genera la corrente indotta in una spira, e da quali grandezze può dipendere il fenomeno?
2. Spiega in che modo il segno meno nella legge di Faraday-Neumann-Lenz è legato al principio di
conservazione dell’energia.
3. Le fem indotte e le correnti indotte differiscono in qualche modo dalle fem e dalle correnti generate da una
batteria collegata ad una spira conduttrice?
4. Il valore della fem indotta in una spira attraverso cui si muove un magnete dipende dall’intensità del campo
magnetico del magnete? Se sì, si spieghi in che modo.
5. Che differenza c’è tra il campo magnetico e il flusso del campo magnetico? (Sono vettori o scalari? In che
unità di misura si esprimono? Sono proprietà di un dato punto dello spazio?)
6. Una particella carica a riposo può essere messa in moto da un campo magnetico? Se sì, come?
7. Si consideri un solenoide al cui interno viene mossa, lungo l’asse, una sbarra magnetica (in modo che non
esca e dagli estremi del solenoide). Viene indotta una fem nel solenoide? Spiega.
8. Cosa succede quando si sposta un lato mobile di una spira immersa in un campo magnetico? In assenza di
attrito, sarebbe possibile ottenere nella spira una fem indotta infinita semplicemente mettendo il lato mobile
in moto rettilineo uniforme e lasciandolo procedere per inerzia?
9. Cosa sono le correnti parassite? Come si generano? Porta un esempio.
10. Descrivi il fenomeno dell’autoinduzione.
11. Definisci l’induttanza di un circuito, e calcola l’induttanza di un solenoide.
12. Quanto vale la circuitazione del campo magnetico lungo una curva chiusa? Argomenta.
13. Enuncia il teorema di Ampere-Maxwell, soffermandoti in particolare sul contributo apportato da Maxwell al
teorema.
14. Descrivi le differenze e le analogie tra la circuitazione del campo elettrico e la circuitazione del campo
magnetico.
15. Cos’è la corrente di spostamento? In un circuito con un condensatore in serie, che relazione c’è tra la
corrente che scorre nel circuito e la corrente di spostamento tra le lamine del condensatore?
16. Descrivi le differenze e le analogie tra campo elettrico e campo magnetico (ad es. Come agiscono sulle
cariche? Sono conservativi? Come sono le rispettive linee di campo? Da cosa vengono generati?...).
17. Quando un’induttanza immagazzina energia? E come si calcola tale energia?
18. Descrivi le differenze o le analogie tra condensatori e induttanze (Che funzione hanno nel circuito? Che
energia immagazzinano, e come? Da che parametri dipendono?...)
Onde elettromagnetiche
1. Enuncia le equazioni di Maxwell, spiegane il significato ed evidenziane le proprietà di simmetria.
2. Cos’è un’onda elettromagnetica? Che caratteristiche ha? Come si può generare?
3. Che tipo di onda elettromagnetica è generata da una carica elettrica puntiforme che oscilla di moto
armonico? Che relazione esiste fra il periodo dell’onda e il periodo della sorgente?
4. Come viene definito l’indice di rifrazione di un mezzo? Perché un fascio di luce bianca che incide su un prisma
viene scomposto in raggi di colori diversi?
5. Spiega come ampiezza, lunghezza d’onda e velocità caratterizzino le onde elettromagnetiche, e le eventuali
relazioni tra queste tre grandezze.
6. Che energia trasporta un’onda elettromagnetica? Quale percentuale di questa energia viene trasportata dal
campo elettrico, e quale dal campo magnetico?
7. Cos’è l’intensità di un’onda magnetica? Da quali grandezze dipende e in che modo (ad es. in che relazione sta
con le ampiezze di E e B)? Come varia allontanandosi dalla sorgente che ha generato l’onda?
8. Che cosa si intende per campo elettrico (o magnetico) efficace? Come si calcola, e perché ha proprio quel
valore? Qual è la necessità di una simile definizione?
9. Cosa si intende per polarizzazione della radiazione elettromagnetica? Cosa succede se un’onda
elettromagnetica attraversa un filtro polarizzante? E cosa succede se la stessa onda, dopo aver attraversato
un primo filtro polarizzante, ne attraversa un secondo ruotato di 90° rispetto al primo?
Relatività
1. Cos’è un sistema di riferimento inerziale? Come potresti verificare se ti trovi in un sistema di riferimento
inerziale o no? Come cambia la velocità di un corpo da un sistema inerziale ad un altro nella fisica classica? E
nella teoria della relatività?
2. Prendendo a spunto due frasi di Herman Bondi, si può mettere in luce lo spirito dei due postulati di Einstein
definendoli: (1) il principio della “irrilevanza della velocità” e (2) il principio della “unicità della luce”. In che
senso la velocità si può considerare irrilevante e la luce unica in queste due affermazioni?
3. Descrivi l’esperimento di Michelson-Morley, inquadrando lo scopo per il quale venne realizzato. In che modo
il risultato dell’esperimento non soddisfò le attese dei due scienziati?
4. Enuncia e commenta i postulati proposti da Einstein sulla relatività ristretta.
5. Descrivi un esperimento immaginario in cui due eventi appaiano simultanei ad un primo osservatore, e non
simultanei ad un secondo osservatore. Su quale importante assunto si poggia l’esito dell’esperimento?
Perché in meccanica classica non si avrebbe lo stesso esito? Cosa risponderesti ad un amico che ti chiedesse
se i due eventi sono realmente simultanei o no?
6. Un osservatore vede due eventi accadere nello stesso istante e nello stesso luogo. E’ così anche per qualsiasi
altro osservatore?
7. Nella relatività si dice che “gli orologi in moto rallentano”. Cosa vuol dire, e perché ciò succede?
8. Descrivi uno o più esperimenti che hanno confermato l’effetto della “dilatazione dei tempi” previsto dalla
teoria della relatività.
