Testo n. 0 - Cognome e Nome:
UNIVERSIT `A DEGLI STUDI DI PISA - FACOLT `A DI INGEGNERIA INGEGNERIA AEROSPAZIALE: CORSO DI FISICA E ELETTRONICA
Appello n. 4 - 17/9/2003
1) Due piastre metalliche quadrate, con lato 65.4 cm, sono parallele e affacciate a distanza 3.61 cm. Sulla prima piastra si deposita una carica di 124 nC e sulla seconda una carica esattamente opposta. Trascurando gli effetti di bordo, determinare l’energia, in erg, che si ottiene avvicinando successivamente le lastre a distanza 0.759 cm.
A 0 B 219 C 399 D 579 E 759 F 939
2) Un filo rettilineo indefinito `e uniformemente carico con densit`a 49.1 µC/m. Un segmento di lunghezza 1.98 cm, anch’esso uniformemente carico con la stessa densit`a del filo, `e posizionato nei pressi. Sia π il piano di simmetria del segmento a questo ortogonale. Il filo giace su π, a distanza di 5.34 cm dal segmento.
Determinare il modulo della forza, in newton, risultante sul segmento.
A 0 B 15.9 C 33.9 D 51.9 E 69.9 F 87.9
3) Nel circuito di figura CA = 73.3 µF, CB = 87.9 µF, V = 3.03 V e le resistenze dei fili di collegamento non sono rappresentate. Inizialmente l’interruttore `e aperto, il condensatore CB `e scarico e il condensatore CA`e carico alla tensione di 42.4 V. Successivamente si chiude l’interruttore e si attende il raggiungimento dell’equilibrio elettrostatico. Determinare il lavoro, in mJ, complessivamente fatto dal generatore.
A 0 B −1.17 C −2.97 D −4.77 E −6.57 F −8.37
4) Su un disco di raggio 4.80 cm `e presente una distribuzione di carica superficiale di densit`a 6.31 µC/m2. Il disco ruota intorno a un asse diametrale con velocit`a angolare pari a 696 rad/s. Determinare il modulo della densit`a di corrente media nel tempo, in A/m2, in un punto a distanza 1.63 cm dal centro del disco.
A 0 B 1.40 × 10−3 C 3.20 × 10−3 D 5.00 × 10−3 E 6.80 × 10−3 F 8.60 × 10−3
5) Una distribuzione volumetrica uniforme di carica elettrica, di densit`a 6.16 × 10−7 C/m3, `e contenuta in una corona cilindrica di raggio interno 1.40 m, raggio esterno 2.59 m e lunghezza tale da poter essere considerata indefinita ai fini del presente problema. La corona cilindrica e la distribuzione di carica al suo interno ruotano intorno all’asse con velocit`a angolare costante di 1.32 × 104 rad/s. Determinare l’intensit`a del campo magnetico, in tesla, sull’asse.
A 0 B 2.43 × 10−8 C 4.23 × 10−8 D 6.03 × 10−8 E 7.83 × 10−8 F 9.63 × 10−8
6) Un filo rettilineo indefinito `e percorso da una corrente costante di 66.8 A. Una particella di massa 9.99 × 10−27kg, soggetta solo al campo magnetico del filo, si muove, con velocit`a di modulo 1.30 × 103 m/s, lungo un’orbita che pu`o essere considerata circolare con raggio 1.80 × 10−3 m e centro a distanza di 4.31 m dal filo. Si consideri il campo magnetico uniforme su tutto il cerchio identificato dall’orbita e pari a quello presente nel centro. Determinare la carica, in coulomb, della particella.
A 0 B 2.33 × 10−15 C 4.13 × 10−15 D 5.93 × 10−15 E 7.73 × 10−15 F 9.53 × 10−15
7) Una sbarretta conduttrice di lunghezza 19.3 cm ruota uniformemente con velocit`a angolare 348 rad/s in un piano orizzontale attorno a un suo estremo, mentre l’altro estremo scorre senza attrito su una guida metallica circolare. Tra l’asse di rotazione e la guida `e collegata una resistenza elettrica di 2.57 Ω che chiude il circuito. In presenza di un campo magnetico B, verticale e uniforme, per mantenere il moto della sbarretta occorre applicarle un momento meccanico. Il modulo del campo magnetico vale 0.465 T. Determinare il modulo della forza di Lorentz, in newton, agente su un elettrone di conduzione con carica −1.602 × 10−19 C che si trovi nella sbarretta a distanza di 10 cm dall’asse di rotazione.
A 0 B 2.59 × 10−18 C 4.39 × 10−18 D 6.19 × 10−18 E 7.99 × 10−18 F 9.79 × 10−18
8) Nel caso del problema precedente (7), determinare la f.e.m., in volt, indotta nel circuito.
A 0 B 1.21 C 3.01 D 4.81 E 6.61 F 8.41
9) Nel caso dei due problemi precedenti (7) e (8), determinare la potenza, in watt, erogata dal momento meccanico applicato alla sbarretta.
A 0 B 1.73 C 3.53 D 5.33 E 7.13 F 8.93
10) Nel circuito di figura il diodo `e ideale, V0 = 5.20 V, ω = 1000 rad/s e R = 22.6 Ω. Determinare l’escursione (Vmax− Vmin) della tensione di uscita, in volt.
A 0 B 1.47 C 3.27 D 5.07 E 6.87 F 8.67
11) Nel circuito di figura V0 = 3.05 V, R = 4.39 Ω, L = 26.0 µH, ω = 4.02 × 105 rad/s. Le condizioni di funzionamento sono tali per cui l’amplificatore operazionale non entra mai in regime di saturazione.
Sapendo che al tempo t = 0 la tensione di uscita `e nulla, determinare la tensione di uscita, in volt, al tempo t = π/(2ω).
A 0 B −1.28 C −3.08 D −4.88 E −6.68 F −8.48
12) Nel circuito di figura la porta logica con un input introduce un ritardo di 10 ns, ciascuna porta logica con due input introduce un ritardo di 18 ns e il ritardo tra fronte di salita del clock e uscita del flip-flop `e di 46 ns. Gli input A e B sono stabili molto tempo prima di ciascun fronte di clock. Considerando l’insieme dei casi in cui il clock determina una variazione dell’uscita Y, determinare l’ampiezza, in ns, dell’intervallo di tempo (tmax− tmin, dove tmax e tmin sono rispettivamente il massimo e il minimo ritardo dal fronte di clock) entro cui avviene tale variazione.
A 0 B 10.0 C 28.0 D 46.0 E 64.0 F 82.0
Testo n. 0
FISICA E ELETTRONICA Appello n. 4 - 17/9/2003
Q D
Y
CLOCK A
B
FIGURA 12
~
FIGURA 10 V
0sin ωt
R
V
outR
R
-
+ *
R
FIGURA 11 V
0cos ωt
*~
L
