LICEO SCIENTIFICO CAVOUR COMPITO DI FISICA PER LA CLASSE 5D Durata della prova 1 ora

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Gastone Leoni
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1 LICEO SCIENTIFICO CAVOUR COMPITO DI FISICA PER LA CLASSE 5D Durata della prova 1 ora 1)Nel circuito rappresentato in figura la pila fornisce una differenza di potenziale di 12 V e le tre resistenze hanno uguale valore ( 100 ). a)calcola il valore dell intensità di corrente che attraversa ciascuna resistenza quando Gli interruttori sono entrambi aperti Gli interruttori sono entrambi chiusi E chiuso solo il primo E chiuso solo il secondo b)calcola la differenza di potenziale ai capi di ciascuna resistenza quando è chiuso solo il secondo interruttore 2) Un filo di lunghezza L pari a 2 metri e di diametro pari a 2 mm dissipa una potenza termica P pari a 1,6 mw quando è collegato con un generatore di tensione che fornisce 40 mv. Calcolare la resistività del materiale di cui è costituito il filo e la corrente che lo attraversa. VERO o FALSO? In un circuito elettrico alimentato da un generatore di forza elettromotrice costante = 5V e resistenza interna nulla sono inserite in serie due resistenze R 1 ed R 2 Stabilisci il valore di verità delle seguenti affermazioni valutando anche la validità delle eventuali motivazioni. La potenza dissipata nel circuito è maggiore se le due resistenze sono inserite in parallelo perché nel circuito passa una corrente di intensità maggiore maggiore se le due resistenze sono inserite in serie perché il percorso della corrente è più lungo è la stessa sia che le resistenze siano inserite in serie, sia che siano inserite in parallelo perché è legata alle proprietà dei conduttori a livello microscopico

2 LICEO SCIENTIFICO CAVOUR COMPITO DI FISICA PER LA CLASSE 5D durata della prova 1 ora Fig.1 1)Con riferimento alla figure seguenti si sa che la f.e.m. del generatore, di resistenza interna trascurabile, è di 15V e che Che valore si legge sul voltmetro, in ciascuno dei due casi? ( Si trascuri anche la resistenza el voltmetro) Fig.2 2)Con riferimento alla Fig.1, calcolare il valore di R affinché la potenza dissipata globalmente nel circuito sia di 1,5 W. a)quale delle due resistenze dissipa maggiore potenza?e se le due resistenze fossero tra loro collegate in parallelo? b)per ottenere la massima intensità di corrente conviene Inserire le due resistenze in serie Inserire le due resistenze in parallelo Inserire solo la maggiore Inserire solo la minore. c) Per ottenere la massima potenza conviene Inserire le due resistenze in serie Inserire le due resistenze in parallelo Inserire solo la maggiore Inserire solo la minore. 3) VERO o FALSO? Stabilisci il valore di verità delle seguenti affermazioni, portando opportune motivazioni. Una resistenza viene collegata, attraverso un amperometro, ad una batteria di f.e.m Ve resistenza interna r. In seguito i suoi estremi vengono collegati con un filo di rame corto e spesso. Di conseguenza la resistenza complessiva del circuito diminuisce la corrente che attraversa l'amperometro non varia, ma la corrente del circuito passa quasi tutta nel filo di rame l'amperometro non segnala passaggio di corrente

3 la corrente che attraversa l'amperometro aumenta e la maggior parte passa nel filo di rame SOLUZIONI COMPITO A 1) Interruttori entrambi aperti: R 1 ed R 2 in serie R totale = 200 Corrente i= 60mA Interruttori entrambi chiusi: R 1 è cortocircuitata R 2 è messa in parallelo con R R totale = 50 Corrente totale i= 240mA i 1 =0 i 2 =i 3 = 120 ma ( la corrente si divide dopo il nodo) Primo interruttore chiuso e secondo aperto R è collegata in parallelo col blocco delle due resistenze R 1 ed R 2 collegate tra loro in serie Ovvero una resistenza di 200 in parallelo con una di 100 Le due resistenze in serie sono attraversate da una corrente paria a 12/200 i 1 =i 2 =60mA La terza resistenza è attraversata da una corrente i 3 pari a 12/100 = 120m A A, quindi ( poiché R totale =200/3 la corrente complessiva è i= 180mA la corrente dopo il nodo si dirama in modo che le intensità siano inversamente proporzionali alle resistenze) Primo interruttore aperto e secondo chiuso: R 1 in serie con il blocco di R 2 ed R collegate tra loro in parallelo Ovvero una resistenza di 100 in serie con una di 50 R totale =150 Corrente totale i= 80mA i 1 = 80mA i 2 = i 3 = 40mA La tensione di ingresso si ripartisce nel rapporto 2 a 1. Caduta di tensione ai capi di R 1 =8V Caduta di tensione ai capi di R 2 e di R = 4V 2) da cui m Il valore dell intensità di corrente che attraversa il filo può essere calcolato mediante la legge di Ohm I=V/R = 40mA o mediante la relazione P=Vi i=p/v = 40 ma 3) Poiché la tensione di ingresso è sempre la stessa, la potenza dissipata P=V*I è direttamente proporzionale alla corrente che attraversa il circuito. Pertanto il valore massimo si ha quando le due resistenze sono collegate in parallelo(resistenza minore e intensità di corrente maggiore)

4 COMPITO B 1)Nel primo caso la tensione di ingresso si ripartisce in modo direttamente proporzionale alle resistenze ovvero nel rapporto 2/3. Risolvendo il sistema Si trova V 1 = 6 V e V 2 =9 V Quindi sul voltmetro si legge 9 volt Nel secondo caso il sistema di 3 resistenze in parallelo equivale ad un unica resistenza di valore R/3, ovvero pari alla metà di Ro,quindi la tensione di ingresso si ripartisce nel rapporto ½, cioè 5 V e 10V. Sul voltmetro si legge 5 volt 2)Potenza dissipata Da cui Poiché a)poiché le due resistenze sono attraversate dalla stessa intensità di corrente, la resistenza maggiore, quindi R, dissipa maggiore potenza ( P = i 2 R) Se invece fossero collegate in parallelo ( P = V 2 /R), essendo uguale la differenza di potenziale, dissiperebbe maggior potenza la minore b) per ottenere la massima intensità di corrente si deve rendere minima la resistenza, quindi le resistenze vanno collegate in parallelo. c) poiché P=V*i, quando è massima l intensità è massima anche la potenza, quindi anche in questo caso si devono collegare le due resistenze in parallelo. 3) In pratica la resistenza R è collegata in parallelo con una resistenza molto bassa, poiché la lunghezza è piccola e la sezione è grande. La resistenza equivalente è minore di R Quindi la corrente che attraversa l'amperometro aumenta e la maggior parte passa nel filo di rame la resistenza complessiva del circuito diminuisce VERO

5 la corrente che attraversa l'amperometro non varia, ma la corrente del circuito passa quasi tutta nel filo di rame FALSO l'amperometro non segnala passaggio di corrente FALSO la corrente che attraversa l'amperometro aumenta e la maggior parte passa nel filo di rame VERO

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