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Facoltà di Biologia e Farmacia dell’Università di Cagliari - Laurea in Biologia - aa 2016-2017
Insegnamento
“FISICA”
TEST di AUTOVALUTAZIONE
sugli argomenti relativi ai FENOMENI ELETTRICI
Questo test ha lo scopo di verificare le conoscenze acquisite dallo Studente durante terza e quarta settimana di lezione.
Il TEST verrà corretto durante la lezione di tutorato di martedı̀ 2 maggio (Aula F, ore 14.00–16.00).
Blocco 1: CARICHE, FORZA DI COULOMB, CAMPO e POTENZIALE ELETTRICI
1. Si considerino 4 cariche puntiformi uguali in valore assoluto e disposte ai vertici di un quadrato.
Assegnare il segno alle quattro cariche in modo che al centro del quadrato sia realizzate queste
differenti situazioni fisiche:
• il potenziale elettrostatico totale sia nullo e il campo elettrostatico totale sia nullo;
• il potenziale elettrostatico totale sia nullo e il campo elettrostatico totale sia diverso da zero;
• il potenziale elettrostatico totale sia diverso da zero e il campo elettrostatico totale sia nullo;
• il potenziale elettrostatico totale sia diverso da zero e il campo elettrostatico totale sia diverso
da zero.
2. La costante dielettrica assoluta del vuoto è inferiore alla costante dielettrica assoluta di qualsiasi
altro mezzo materiale. Vero o falso? Perché?
3. La forza coulombiana di interazione tra due cariche ha
• modulo indipendente dal segno delle due cariche. Vero o falso? Perché?
• verso dipendente dal segno delle due cariche. Vero o falso? Perché?
• direzione indipendente dal segno delle due cariche. Vero o falso? Perché?
4. Dire quale delle seguenti affermazioni è giusta e quale sbagliata, spiegando perché:
• le linee di forza del campo elettrostatico non si incrociano mai;
• le linee di forza del campo elettrostatico sono in ogni loro punto perpendicolari al vettore
campo elettrostatico in quel punto;
• se una superficie chiusa non contiene cariche al suo interno, allora certamente non può essere
attraversata da alcuna linea di forza del campo elettrostatico.
5. Si consideri una carica puntiforme positiva sistemata nell’origine degli assi. Attorno ad essa è
disposto un sistema di altre N cariche puntiformi, qualcuna di segno positivo, qualche altra di
segno negativo. Se N è dispari, allora certamente la risultante di tutte le forze coulombiane sulla
particella posta nell’origine è nulla. Vero o falso? Perché?
6. Le grandezze “densità lineare di carica”, “densità superficiale di carica” e “densità volumetrica di
carica” sono omogenee perché si riferiscono alla stessa grandezza fisica. Vero o falso? Perché?
7. Una carica puntiforme Q viene spostata dal punto A dove il potenziale elettrostatico vale VA al
punto B dove il potenziale elettrostatico vale VB . Il lavoro LAB compiuto per effettuare questo
spostamento di carica vale:
• LAB = Q(VA − VB )
• LAB = Q(VB − VA )
• non si può dire se non si specifica il percorso
• è nullo perche? la forza elettrostatica è conservativa
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8. Definire le unità di misura nel sistema internazionale per le seguenti grandezze: (i) campo elettrico
generato da una carica puntiforme; (ii) campo elettrico esistente in un condensatore ad armature
piane e parallele; (iii) densità superficiale di carica; (iv) potenziale elettrostatico; (v) forza di
Coulomb.
9. Un dipolo elettrico è formato da due cariche puntiformi uguali Q, ma di segno opposto, poste a
distanza L l’una dall’altra. Calcolare il valore del campo elettrico generato dal dipolo nei seguenti
punti:
• al centro del dipolo
• in un punto posto sulla retta perpendicolare all’asse del dipolo passante per il centro e posto
a distanza h dall’asse stesso
• in un punto posto sull’asse del dipolo, a distanza x dalla carica +Q
Blocco 1: CORRENTI ELETTRICHE
1. L’intensità di corrente è una grandezza vettoriale. Vero o falso? Perché?
2. Si consideri un circuito chiuso formato da un condensatore collegato in serie ad una resistenza.
Allora:
• il condensatore non è mai attraversato da corrente. Vero o falso? Perchè?
• possiamo invece dire che passa corrente attraverso la resistenza? Se sı̀ in che condizioni?
(spiegare la risposta).
• cosa cambia (e come) se condensatore e resistenza sono collegati in parallelo?
3. Descrivere brevemente l’effetto Joule (relativamente ad una corrente che attraversa una resistenza)
e spiegarne qualitativamente l’origine fisica.
4. Una corrente che attraversa una resistenza:
• dissipa una quantità di energia che, però, non dipende dalla differenza di potenziale ai capi
della resistenza. Vero o falso? Perché?
• dissipa una quantità di energia che è proporzionale al valore della resistenza. Vero o falso?
Perché?
• non dissipa mai energia che, invece, è sempre dissipata nei condensatori. Vero o falso? Perché?
5. Definire le unità di misura della resistenza e della resistività elettrica nel sistema internazionale.
6. Si considerino tre resistenze, rispettivamente pari a R1 = 5 Ohm, R1 = 7.5 Ohm e R3 = 10
Ohm. Trovare il collegamento corrispondente alla resistenza totale maggiore considerando questi
tre diversi casi: (i) tutte e tre in serie, (ii) tutte e tre in parallelo,(iii) due in parallelo (quali?) e la
terza in serie alle prime due.
7. Sono dati quattro condensatori di capacità C1 , C2 , C3 e C4 . Calcolare la capacità risultante dei
seguenti collegamenti:
• C1 in parallelo a C2 ; C3 in parallelo a C4 ; la prima coppia in serie alla seconda coppia;
• C1 , C2 e C3 in parallelo; C4 in serie alla terna;
• C1 in parallelo a C2 ; C3 e C4 in serie tra loro e in serie alla prima coppia.
8. Spiegare perchè i bollitori elettrici di the riescono a scaldare l’acqua posta nel serbatorio.