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. 1 - 06/06/2007
1) Tre piastre conduttrici quadrate, identiche e parallele sono affacciate una all’altra. Il lato delle piastre misura 23.9 cm, lo spessore `e trascurabile e la distanza tra coppie di lastre contigue `e di 1.60 mm. Le piastre possono essere elettricamente collegate a un generatore di f.e.m. continua di 26.2 V mediante due interruttori come mostrato in figura. Gli effetti di bordo sono trascurabili. Inizialmente entrambi gli interruttori sono aperti, le piastre denominate A e B sono scariche e sulla piastra C `e presente una carica di 20.3 nC.
Determinare la differenza di potenziale, in volt, tra le lastre B e A nelle condizioni iniziali.
A 0 B 14.1 C 32.1 D 50.1 E 68.1 F 86.1
2) Nel caso del problema precedente (1) si chiudono entrambi gli interruttori e si attende il raggiungimento dell’equilibrio elettrostatico. All’equilibrio determinare la carica, in nC, complessivamente presente sulla piastra C.
A 0 B 10.1 C 28.1 D 46.1 E 64.1 F 82.1
3) Nel caso del problema precedente (2) determinare l’energia, in µJ, complessivamente dissipata per effetto Joule fino al raggiungimento dell’equilibrio.
A 0 B 0.160 C 0.340 D 0.520 E 0.700 F 0.880
4) Un solenoide cilindrico con densit`a superficiale di corrente di 1.49 A/mm e lunghezza L = 1.15 m `e formato da 1000 spire circolari di raggio 3.17 cm. All’interno del solenoide, a una distanza L/4 da una estremit`a, `e presente uno schermo S costituito da un disco ortogonale all’asse del solenoide e di raggio pari a quello del solenoide. Il disco non perturba il campo magnetico. Si trascurino gli effetti di bordo. Dal punto centrale dell’asse del solenoide si spara una particella P di carica 1.94 nC in direzione formante un angolo di 723 mrad con l’asse stesso e nel verso dello schermo. Determinare il massimo impulso, in kg m s−1, che pu`o essere impresso alla particella se questa deve raggiungere lo schermo S.
A 0 B 1.50 × 10−14 C 3.30 × 10−14 D 5.10 × 10−14 E 6.90 × 10−14 F 8.70 × 10−14
5) Nel caso del problema precedente (4) determinare il massimo impulso, in kg m s−1, che pu`o essere impresso alla particella se questa deve raggiungere esattamente il centro dello schermo S.
A 0 B 1.99 × 10−14 C 3.79 × 10−14 D 5.59 × 10−14 E 7.39 × 10−14 F 9.19 × 10−14
6) Una distribuzione di corrente `e descritta dalla seguente densit`a in coordinate cartesiane:
j = k(a − |x|)ˆez per |x| < a e j = 0 per |x| > a, dove k = 15.1 A/m3 e a = 11.2 cm.
Determinare il modulo del campo magnetico, in tesla, in un punto di ascissa x = a/2.
A 0 B 1.73 × 10−8 C 3.53 × 10−8 D 5.33 × 10−8 E 7.13 × 10−8 F 8.93 × 10−8
7) Nel circuito di figura I0= 0.941 mA, R = 138 Ω, C = 14.9 nF e ω =√
3/(RC). Inizialmente l’interruttore
`
e chiuso. All’istante t = 0 si apre l’interruttore. Determinare la potenza, in µW, dissipata per effetto Joule immediatamente dopo l’apertura dell’interruttore.
A 0 B 199 C 379 D 559 E 739 F 919
8) Nel caso del problema precedente (7) si consideri la situazione di regime. Determinare la potenza, in µW, dissipata per effetto Joule in un istante in cui `e massima la corrente erogata dal generatore.
A 0 B 2.24 C 4.04 D 5.84 E 7.64 F 9.44
9) Nel caso del problema (7), detto T il periodo del generatore, si consideri l’istante di tempo t = T /6 dopo l’apertura dell’interruttore. Determinare la potenza, in µW, dissipata per effetto Joule all’istante t.
A 0 B 16.1 C 34.1 D 52.1 E 70.1 F 88.1
10) Nel circuito di figura il diodo `e ideale, −VEE = −24.6 V, R = 558 Ω e R0 = 3R. Determinare per quale valore della tensione di ingresso Vin, in volt, la tensione di uscita Vout `e nulla.
A 0 B 1.00 C 2.80 D 4.60 E 6.40 F 8.20
11) Un contatore Geiger per radiazioni ionizzanti pu`o essere sommariamente schematizzato come un ge- neratore reale di corrente con resistenza interna Rg come mostrato nella sezione sinistra della figura. Al passaggio di una particella carica il generatore fornisce un impulso di corrente di intensit`a I0 e durata τ . Si supponga che Rg = 1 MΩ, I0 = 2.59 µA e τ = 0.154 µs. Il segnale viene poi rivelato dal circuito nella sezione destra della figura, dotato di un amplificatore operazionale ideale alimentato con tensioni di ±5 V, R = 15.7 Ω e C = 592 pF. Inizialmente il condensatore `e scarico. Determinare la tensione di uscita Vout, in mV, dopo il passaggio di una particella.
A 0 B 0.134 C 0.314 D 0.494 E 0.674 F 0.854
12) Nel problema precedente (11), determinare il numero massimo di particelle che possono essere rivelate prima che il sistema smetta di funzionare.
A 0 B 2.02 × 103 C 3.82 × 103 D 5.62 × 103 E 7.42 × 103 F 9.22 × 103
13) Nel caso del problema (11) determinare l’impedenza di ingresso, in ohm, del circuito usato per la rivelazione del segnale.
A 0 B 15.7 C 33.7 D 51.7 E 69.7 F 87.7
14) Si esamini il circuito di figura, dotato di 4 terminali: IN1, IN2, IN3 e OUT. Il ritardo tra input e output di ciascuna porta `e di 2.99 ns. Sulla base della sua funzione, si determini di quale circuito si tratta:
A) un flip-flop di tipo T;
B) un flip-flop di tipo J-K;
C) un flip-flop di tipo Set-Reset;
D) un flip-flop di tipo D;
E) un latch trasparente;
F) un contatore.
A 0 B 116 C 296 D 476 E 656 F 836
15) La figura rappresenta il diagramma di stato di una macchina sincrona a stati finiti. I segnali di ingresso alla macchina sono A, B e C, dove C `e un bus a 6 bit. Il bus di output, a 8 bit, `e OUT.
Il numero in alto all’interno di ciascun ovale rappresenta l’identificatore dello stato. L’output della macchina in tale stato `e espresso, nell’ovale, in termini delle funzioni aritmetiche somma, differenza e prodotto. Le condizioni di salto tra stati sono sinteticamente indicate accanto a ciascuna freccia (o arco) con notazione booleana. La macchina `e realizzata con un registro di stato a due bit e una ROM 1024x10 bit come mostrato in figura. La figura mostra in dettaglio la definizione dei bit di indirizzo e di quelli dei dati della ROM.
Determinare, in formato decimale, il contenuto della ROM all’indirizzo 136.
A 0 B 238 C 418 D 598 E 778 F 958
Testo n. 0
FISICA E ELETTRONICA Appello n. 1 - 6/6/2007
FIGURA 1
+A
B C
C R
I0cos ωt
FIGURA 7
-VEE
Vin Vout
FIGURA 10 R
R
R R’
-
+ Vout
C
R
Rg I(t)
τ I0
FIGURA 11
Q J K Q
IN1 OUT IN2 IN3
FIGURA 14
FIGURA 15
OUT = 80*(A+B+1) 2
OUT = A*(C+19) + A*(C+186)
3 OUT = C+186
0
OUT = 2*C+13 1 A
A B
A+B B
A+B B A B
A B A B
Q 2
D STATE[1..0] ADD[1..0]
ADD[2]
ADD[3]
ADD[9..4]
6
DATA[1..0]
DATA[9..2] 8 OUT[7..0]
2 2
CLK 2 NEXT STATE[1..0]
A B C[5..0]
ROM 1024x10 bit
. .
L/4 L/4 FIGURA 4
S
P
