Nome..Cognome. classe 5D 9 Febbraio VERIFICA di FISICA

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1 ome..cognome. classe 5D 9 Febbraio 9 VIFIC i FIIC Domana n. (punti: ) Dai la efinizione i capacità i un conensatore e ricava l espressione ella capacità i un conensatore piano i area e istanza tra le armature posto nel vuoto. Illustra cosa avviene quano tra le armature è presente un ielettrico e in particolare come cambia la capacità elettrica. pplicazione (punti: ) I conensatori in figura, i uguali imensioni, sono riempiti parzialmente con uno stesso ielettrico e caricati con ugual carica. isponi alle seguenti omane e fornisci una breve motivazione: a) il campo all interno ei conensatori è uniforme? b) la carica sulle armature ei conensatori è uniformemente istribuita? c) In quale regione i quale conensatore il campo è più intenso? Traccia in entrambi i casi le linee i campo Domana n. (punti:.75) piega cosa si intene con collegamento in serie e in parallelo tra conensatori. crivi l espressione ella capacità uivalente sia per collegamenti in serie sia per collegamenti in parallelo. pplicazione (punti: ) Tre conensatori i capacità rispettivamente C C C µf, C µf e µf, sono collegati come in figura. Calcola la capacità uivalente el sistema. Determina la carica presente su ciascun conensatore quano tra i punti e c è una ifferenza i potenziale V V. Domana n. (punti:.75) piega cosa si intene con collegamento in serie e in parallelo tra resistori. crivi l espressione ella resistenza uivalente sia per collegamenti in serie sia per collegamenti in parallelo pplicazione (punti: ) Tre resistori i resistenza rispettivamente Ω, Ω e Ω, sono collegati come in figura. Calcola la resistenza uivalente el sistema. Determina l intensità i corrente che circola in ciascun resistore quano tra i punti e c è una ifferenza i potenziale V V. Domana n. 4 (punti: ) piega cosa si intene per conuttore in uilibrio elettrostatico. nuncia e imostra il teorema i Coulomb. pplicazione (punti:.5) Due sfere conuttrici i raggi rispettivamente e hanno cariche ientiche. Detti e i mouli ei campi elettrici immeiatamente fuori alla prima e alla secona sfera conuttrice, etermina se è possibile. Domana n. 5 (punti: ) Inica quale granezza rappresenta e quale unità i misura ha ciascuna elle seguenti espressioni, specifica in particolare in quali casi l espressione è valia: a) r r b) ρl c) ) Volume Verifica i fisica 9//9 5D

2 oluzioni: verifica el 9 //9 Domana n. Dai la efinizione i capacità i un conensatore e ricava l espressione ella capacità i un conensatore piano i area e istanza tra le armature posto nel vuoto. Illustra cosa avviene quano tra le armature è presente un ielettrico e in particolare come cambia la capacità elettrica. La capacità i un conensatore è la costante i proporzionalità tra la carica presente sul Coulomb conensatore e la ifferenza i potenziale tra le armature: C si misura in Fara. V Volt Tale costante ipene alla geometria el conensatore e al materiale presente tra le armature. el caso i un conensatore piano nel vuoto C, ove è la superficie i ciascuna armatura e la istanza tra le armature. L espressione si ricava nel moo seguente: caricano il conensatore con carica si crea un campo uniforme (trascurano gli effetti i boro) i moulo La ifferenza i potenziale tra le armature è V Di conseguenza la capacità è: C. V uano tra le armature c è un ielettrico si ha il fenomeno i polarizzazione, cioè le molecole el ielettrico si eformano o orientano ano origine a una carica i polarizzazione. l campo generato alla carica libera presente sulle armature ( r ) si aggiunge (vettorialmente) quello ovuto alle cariche i polarizzazione ( r ), l effetto è un campo riotto ( r )i un fattore che ipene all isolante, tale fattore si chiama costante ielettrica relativa r. Poiché iminuisce il campo, ello stesso fattore iminuisce la ifferenza i potenziale e i conseguenza aumenta la capacità: C r pplicazione I conensatori in figura, i uguali imensioni, sono riempiti parzialmente con uno stesso ielettrico e caricati con ugual carica. isponi alle seguenti omane (fornisci una breve motivazione): a) il campo all interno è uniforme nel primo conensatore? nel secono? b) la carica sulle armature è uniformemente istribuita nel primo conensatore? nel secono? c) In quale regione i quale conensatore il campo è più intenso? Traccia in entrambi i casi le linee i campo el primo caso la carica si istribuisce uniformemente sulle armature, si avrà nello spazio con ielettrico un campo più ebole i un fattore r rispetto a quello che si ha nel vuoto, a causa el fenomeno i polarizzazione, nella regione vuota quini nella regione con ielettrico r P r r r P Verifica i fisica 9//9 5D

3 el secono caso, poiché ciascuna armatura è in uilibrio elettrostatico si ovrà avare un campo uniforme, affinché si verifichi questo la carica si istribuisce in moo non uniforme, aensanosi nella regione che si affaccia sul ielettrico. Il campo è quini, ove è la ensità i carica presente sulla parte i armatura che non si affaccia sul ielettrico, tale ensità è senza ubbio minore i, presente nel caso preceente, i conseguenza il campo elettrico ha moulo massimo nella regione vuota el primo conensatore. Domana n. piega cosa si intene con collegamento in serie e in parallelo tra conensatori. crivi l espressione ella capacità uivalente sia per collegamenti in serie sia per collegamenti in parallelo. Due o più conensatori collegati in serie hanno la stessa carica sulle armature e ifferenze i potenziale non necessariamente uguali. Il conensatore uivalente è quel conensatore che si carica con carica quano tra le armature c è una ifferenza i potenziale uguale a quella presente ai capi ella serie. La capacità i tale conensatore è: C... C C C Due o più conensatori in parallelo hanno tra le armature la stessa ifferenza i potenziale V e cariche sulle armature non necessariamente uguali. Il conensatore uivalente è quel conensatore che posto alla stessa V si carica con carica pari alla somma elle singole cariche presenti sui conensatori el collegamento. La capacità i tale conensatore è: C C C... C pplicazione Tre conensatori i capacità rispettivamente C µf, C µf e µf, sono collegati come in figura. Calcola la capacità uivalente el sistema. Determina la carica presente su ciascun conensatore quano tra i punti e c è una ifferenza i potenziale V V. C C C I conensatori e sono in serie, quini C F C C 6,67 µ I conensatori e sono in parallelo ; C C C 6, 67µ F Dalla efinizione i capacità: C V, inoltre poiché e sono in serie avranno la stessa carica presente su, quini: C V 8. 4µ C C V 6 µ C C Domana n. piega cosa si intene con collegamento in serie e in parallelo tra resistori. crivi l espressione ella resistenza uivalente sia per collegamenti in serie sia per collegamenti in parallelo Verifica i fisica 9//9 5D

4 Due o più resistori collegati in serie sono attraversati a corrente i uguale intensità I, mentre non hanno necessariamente la stessa ifferenza i potenziale a i capi. Il resistore uivalente è quel resistore percorso a corrente i intensità I quano ai capi c è una ifferenza i potenziale uguale a quella presente ai capi ella serie. La resistenza i tale resistore è:... Due o più resistori in parallelo hanno ai capi la stessa ifferenza i potenziale V, mentre sono attraversato a correnti i intensità non necessariamente uguali. Il resistore uivalente è quel resistore che posto alla stessa V è attraversato a corrente i intensità pari alla somma elle singole intensità che attraversano i resistori el collegamento. La resistenza i tale resistore è:... pplicazione Tre resistori i resistenza rispettivamente, e µf, sono collegati come in figura. Calcola la resistenza uivalente el sistema. Determina l intensità i corrente che circola in ciascun resistore quano tra i punti e c è una ifferenza i potenziale V V. I resistori e sono in parallelo, quini Ω I resistori e sono in serie, quini: Ω V Dalla prima legge i Ohm: I, ricorano le caratteristiche ei V collegamenti: I I. 55, quini V D I 5, 5V, per ifferenza VD V VD 6. 5V VD VD I. I. (Osserva che I I I) D Domana n. 4 piega cosa si intene per conuttore in uilibrio elettrostatico. nuncia e imostra il teorema i Coulomb. Un conuttore è un materiale che ha cariche libere i muoversi (elettroni i conuzione), quano si trova in conizioni i uilibrio elettrostatico tali cariche sono ferme. Il Teorema i Coulomb ice che, immeiatamente fuori a un conuttore in uilibrio elettrostatico, nel vuoto, il moulo el campo elettrico è. Per la imostrazione bisogna ricorare che in conizioni i uilibrio elettrostatico un conuttore ha carica superficiale, campo nullo all interno e all esterno campo perpenicolare alla superficie el conuttore stesso. Calcolano il flusso attraverso la superficie cilinrica in figura, tanto piccola a poter consierare il campo uniforme e perpenicolare alla superficie i base esterna si ha: r r r r Φcilinro Φbaseinrena Φbaseesterna Φsup laterale alla efinizione: cos r int al Teorema i Gauss Φcilinro guagliano le ue espressioni si ha: Verifica i fisica 9//9 5D

5 pplicazione Due sfere conuttrici i raggi rispettivamente e hanno cariche ientiche. Detti e i mouli ei campi elettrici immeiatamente fuori alla prima e alla secona sfera conuttrice, etermina se è possibile. Dal teorema i Coulomb: 4π 4π 4 π( ) 6π quini 4 Domana n. 5 Inica quale granezza rappresenta e quale unità i misura ha ciascuna elle seguenti espressioni, specifica in particolare in quali casi l espressione è valia: a) r r flusso i un campo elettrico uniforme attraverso una superficie piana, si misura in m C oppure Vm. b) capacità i un conensatore piano nel vuoto, quano è possibile trascurare gli effetti i boro, si misura in F ρl c) resistenza elettrica i un conuttore ohmico a sezione costante, si misura in Ω ) Volume energia elettrostatica nel vuoto, in uno spazio in cui è presente un campo uniforme, si misura in J 4 Verifica i fisica 9//9 5D