asciugacapelli uguali sono connessi in parallelo, la loro resistenza equivalente è = R + 1 $

Documenti analoghi
Liberamente tratto da Prima Legge di Ohm

Circuiti in corrente continua

CORSO DI FISICA ASPERIMENTALE II ESERCIZI SU RESISTENZE IN SERIE E PARALLELO Docente: Claudio Melis

INTENSITÀ DI CORRENTE E LEGGI DI OHM

Collegamento di resistenze

ELETTROTECNICA T - A.A. 2014/2015 ESERCITAZIONE 1

Appunti di Elettronica I Lezione 3 Risoluzione dei circuiti elettrici; serie e parallelo di bipoli

5.12 Applicazioni ed esercizi

Elettronica I Leggi di Kirchhoff; risoluzione dei circuiti elettrici in continua; serie e parallelo

Elettrodinamica. 1. La corrente elettrica continua 2. I circuiti elettrici. Prof Giovanni Ianne

Elettronica Bipoli lineari; nodi e maglie; legge di Ohm; leggi di Kirchhoff

CIRCUITI ELETTRICI. Le grandezze fondamentali nei circuiti elettrici sono:

Problema n 1 Sulla risoluzione di circuiti applicando i principi di Kirchhoff

Risoluzione dei circuiti elettrici col metodo dei sistemi di equazioni

Elettronica I Bipoli lineari; legge di Ohm; caratteristica tensione-corrente; nodi e maglie di un circuito

Prova scritta del corso di Fisica e Fisica 1 con soluzioni

CONSIGLI PER LA RISOLUZIONE DEI CIRCUITI ELETTRICI

CIRCUITI IN CORRENTE CONTINUA

Dati numerici: f = 200 V, R 1 = R 3 = 100 Ω, R 2 = 500 Ω, C = 1 µf.

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

Q V C = coulomb volt. Quando ad un conduttore isolato viene conferita una carica elettrica Q, esso assume un potenziale V.

Università degli studi di Trento Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea in Viticoltura ed Enologia

0 : costante dielettrica nel vuoto

QUINTA LEZIONE: corrente elettrica, legge di ohm, carica e scarica di un condensatore, leggi di Kirchoff

IL TEOREMA DI THEVENIN


Corrente ele)rica. Cariche in movimento e legge di Ohm

Università del Salento Corso di Laurea Triennale in Ingegneria Industriale Secondo esonero di FISICA GENERALE 2 del 16/01/15

CORSO DI FISICA dispensa n.4 ELETTROSTATICA/CORRENTE ELETTRICA

Collegamento generatori di tensione. Collegamento parallelo. Sia dato il sistema di figura 1: Fig. 1 -

Generatore di forza elettromotrice f.e.m.

Regola del partitore di tensione

1. Tre fili conduttori rettilinei, paralleli e giacenti sullo stesso piano, A, B e C, sono percorsi da correnti di intensità ia = 2 A,

Esercizi: circuiti dinamici con generatori costanti

La corrente alternata

Esercitazioni 26/10/2016

CARICA E SCARICA DEL CONDENSATORE Studiare la scarica del condensatore della figura che è connesso

Fisica Generale II (prima parte)

7 Esercizi e complementi di Elettrotecnica per allievi non elettrici. Circuiti elementari

Elettromagnetismo. Prof. Francesco Ragusa Università degli Studi di Milano. Lezione n

Olimpiadi di Fisica 2015 Campo elettrico Franco Villa

Campi Elettrici e Magnetici. ELETTROSTATICA Cariche Elettriche e Forze Elettriche

Formulario Elettromagnetismo

Esercizi svolti Esperimentazioni di Fisica 2 A.A Elena Pettinelli

Fisica Generale Modulo di Fisica II A.A Ingegneria Meccanica - Edile - Informatica Esercitazione 6 INDUZIONE ELETTROMAGNETICA

Corso di Laurea in Scienza dei Materiali Laboratorio di Fisica II

Cognome Nome Matricola

Le lettere x, y, z rappresentano i segnali nei vari rami.

COLLEGAMENTO SERIE E PARALLELO DI BIPOLI (Resistenze)

UNIVERSITA DEGLI STUDI DI GENOVA SCUOLA POLITECNICA FISICA GENERALE I

Fisica II. 7 Esercitazioni

Corrente elettrica e circuiti

CIRCUITI IN REGIME SINUSOIDALE

Lezione 39: la legge di Ohm e i circuiti elettrici

LEGGI PER LE ANALISI E LA SINTESI DELLE RETI ELETTRICHE

ESERCIZI PER LE VACANZE ESTIVE

Esercizi di Fisica LB: Circuiti e Correnti Continue

ELETTROTECNICA (10 CFU) CS INGEGNERIA MATEMATICA I

Capacità ele+rica. Condensatori

Soluzioni della prova scritta di Fisica Generale

Esercizi sui Circuiti RC

LA CORRENTE ELETTRICA

Piano di Recupero del debito. di STA (Scienze e Tecnologie Applicate) Primo Biennio

CIRCUITI ELETTRICI RC

Elettronica Stella e triangolo; generatori controllati; generatore equivalente; sovrapposizione degli effetti

FORMULARIO DI FISICA 3 MOTO OSCILLATORIO

(a) ;

Corso di Fisica Per Informatica Esercitazioni 2009

Corrente elettrica. Consideriamo un filo di materiale conduttore ai cui estremi viene applicata una d.d.p V = V A V con V >V.

Forze su cariche nei fili: il motore elettrico

1.6 Circuiti resistivi

Lezione 8. Campo e potenziale elettrici

Compito di Fisica II del 14/09/2009

Corso di Laurea in Scienza dei Materiali Laboratorio di Fisica II ESPERIENZA DC3. Circuiti in corrente continua

a b a : b Il concetto di rapporto

1. Circuito RLC serie Studiamo la configurazione mostrata in figura 1.1. Figura 1.1.

PROGRAMMA PREVENTIVO di Tecnologie Elettrico-Elettroniche ed Applicazioni. Docente: VARAGNOLO GIAMPAOLO. Insegnante Tecnico Pratico: ZENNARO LUCIANO

Precorso di Matematica

Corso di Laurea in FARMACIA

Soluzione di circuiti RC ed RL del primo ordine

Esercitazione n 3: Amplificatore a base comune

Università degli studi di Bergamo Facoltà di Ingegneria

Il problema del carico

Esercitazione XII - Elettrostatica e magnetismo

Corso di Laurea in Scienza dei Materiali Laboratorio di Fisica II ESPERIENZA DC1. Circuiti in corrente continua

Modulo 1 (Proprietà elettriche della materia)

Potenza (Watt) R = ρ x L/S. V = R x I. Stabilisce il legame tra le grandezze elettriche fondamentali: tensione, corrente, resistenza elettrica

CORRENTI ALTERNATE. Dopo che la spira è ruotata di in certo angolo in un tempo t si ha

(trascurare la massa delle razze della ruota, e schematizzarla come un anello; momento d inerzia dell anello I A = MR 2 )

Circuiti Elettrici in Corrente Continua (DC) in regime stazionario

Reti elettriche: definizioni

Nome Cognome...Classe Data.. 1

ANALISI MATEMATICA PER IL CdL IN INFORMATICA ESERCIZI SULLE DISEQUAZIONI

Teoremi Thevenin/Norton

RESISTENZE IN SERIE. Applichiamo un generatore di tensione Vg ai capi di due resistenze collegate in serie. V 2 R2

1. Il moto della sbarretta (OLIMPIADI della FISICA 1991)

I vertici e i lati di ogni poligono vengono detti rispettivamente vertici e spigoli del poliedro.

Verificheremo che a seconda dei valori della resistenza in questione è possibile:

Corso di Laurea in Scienza dei Materiali Laboratorio di Fisica II ESPERIENZA DC3. Circuiti in corrente continua

Transcript:

Capitolo Circuiti elettrici Domande. La resistenza di un filo conduttore è L / A: due fili di resistività diversa e stessa lunghezza possono avere la stessa resistenza, purché le loro sezioni siano scelte in modo che il rapporto L / A sia lo stesso per entrambi.. La potenza di un dispositivo elettrico è. Se, per un dispositivo elettrico, vengono forniti i dati relativi ai valori massimi di tensione e corrente permessi, ciò equivale a fornire la potenza. 3. La potenza dissipata da un asciugacapelli è data dalla relazione: /. Se due asciugacapelli uguali sono connessi in parallelo, la loro resistenza equivalente è + $ # & " %. La potenza totale dei due asciugacapelli in parallelo è, allora, /( / ) (5 W) 3 W. 4. l circuito della figura A può essere ridisegnato come indicato di seguito. Analizzando la corrente che circola su ogni resistore e la tensione ai capi di ognuno, si può vedere come, in questa combinazione, non esiste un resistore che non sia collegato in serie o in parallelo con gli altri. 3 3 4 4 5 7 5 7 6 8 6 8 ossiamo, infatti, verificare che la corrente sui resistori e 3 è la stessa; quindi e 3 sono in serie e possono essere sostituiti con la resistenza 3. 3 4 3 4 34 5 7 5 7 5 7 6 8 6 8 6 8 Zanichelli 9

Capitolo Circuiti elettrici La tensione ai capi di 3 è uguale alla tensione ai capi di 4: queste due resistenze sono, quindi in parallelo e possono essere sostituite dalla resistenza equivalente 34. La corrente su 34 è uguale a quella sul resistore 7: quindi, 34 è in serie con 7 e possono essere sostituiti con la resistenza equivalente 347, come indicato in figura. 347 3475 34758 5 6 8 6 8 6 La tensione ai capi di 347 è uguale a quella ai capi del resistore 5: 347 e 5 sono in parallelo e possono essere sostituiti con la resistenza equivalente 3475. E, analogamente, la resistenza 3475 è in serie con il resistore 8 e possono essere sostituiti con la resistenza equivalente 34758, che, a sua volta, è in parallelo con il resistore 6, dando una resistenza equivalente 347586. E, infine, la corrente sul resistore e sulla resistenza 347586 è la stessa: quindi sono connessi in serie (vedi figura a lato). 347586 Anche il circuito di figura B può essere rappresentato come una successione di connessioni in serie e in parallelo. resistori e 3 sono in parallelo e così pure le coppie 4-5 e 6-7. ossiamo, allora, sostituirli con le resistenze equivalenti, rispettivamente, 3, 45 e 67. Dalla parte di destra del disegno si può vedere chiaramente che 3, 45 e 67 sono in serie con il resistore. 4 6 3 45 67 3 5 7 l disegno della figura C evidenzia che non si possono fare le semplificazioni fatte per i circuiti precedenti. Non ci sono due resistori sui quali circoli la stessa corrente: quindi nessuno dei resistori è in serie con gli altri. noltre non ci sono due resistori ai cui capi sia applicata la stessa tensione: quindi nessuno dei resistori è in parallelo con gli altri. Nel circuito C nessuno dei resistori è in serie o in parallelo con gli altri. 3 5 4 Zanichelli 9

Capitolo Circuiti elettrici 5. Un modo è quello di costruire due combinazioni di due resistori in parallelo. La resistenza di ogni combinazione è p "( / ) + ( / ) # $% / E, quindi, la resistenza equivalente della connessione in serie successiva è s ( / ) + ( / ) Un secondo modo è dato dalla combinazione in parallelo di due resistori in serie. nfatti s + E, infine, p " / () + / ()# $% 6. l voltmetro è un dispositivo con una resistenza elevata. Se, per sbaglio, inseriamo un voltmetro al posto di un amperometro è come se inserissimo in serie al circuito (l amperometro va inserito in serie) una resistenza molto grande: per la legge di Ohm, la corrente del circuito si abbasserebbe in modo molto marcato. Test. C. B 3. A 4. A 5. C 6. B 7. D 8. A 9. A. C. A. A 3. C 4. A 5. A Zanichelli 9

Capitolo Circuiti elettrici roblemi. er definizione la corrente è " q 35 C 3,5 4 A 3 " t, s. Calcoliamo prima la quantità di carica: 36 s " 5 # q # t (6, A)(5, h) % &,$ C ' h ( E quindi energia ( q) (, 5 6 C),3 J 3. La corrente, per la legge di Ohm, è 3 75" 9,5 A " 5, " # l numero di ioni Na + è N q e t e,5 s,5"# A,6 " #9 C 4,7 " 7 4. t q / t q Sappiamo anche che U q (dove il termine U indica l energia potenziale elettrica e, trattandosi di una batteria, utilizziamo il simbolo, piuttosto che ). icaviamo, quindi, q U, che sostituiamo nell espressione precedente, ottenendo ( 9, ) ( 6 36 s) " t " t " t 6 # " q " U / " U 5, J 5. La carica totale fornita è 36 s " 5 # q ( A $ h) % & 7,9$ C ' h ( E la corrente massima vale A h 35 A " h # (38 min) $ % & 6 min ' 6. l numero di protoni che colpisce il bersaglio è Zanichelli 9

Capitolo Circuiti elettrici N 6 " q " t (,5 # A)(5 s) 4,7 # e e 9,6 # C 3 La quantità di calore Q prodotta dall energia cinetica dei protoni è, allora, 3 Q 4, 7 " protoni 4,9 " J/protone 3J Ma Q cm T e il calore specifico dell alluminio vale (v. Tabella) c 9, J/kg C e, quindi, la variazione di temperatura del blocco di alluminio è: Q 3J " T 7 C 9, cm # J/ K # C 5# 3 kg ( ) 7. L e A Cu Cu Al Al L A Dividendo membro a membro e semplificando, otteniamo: Cu Cu L / A Al Al L / A Cu Al " % " Cu Cu Al $ # ' (,,7 )*8 m % $ Al & #,8 ) *8 ' m, ( & ( valori delle resistività sono ricavati dalla tabella.) 8. l cavo ha una resistenza elettrica L A E, dato che A π r, il raggio del cavo vale: 8 (,7 # $ # m)(, 4 m)( A) L 3 r 9,9# m " " 9. (,6 # ) 8 3 L,8 " #" m, " m 4,58 # A 4,9 " m. Dall equazione della dipendenza della resistenza dalla temperatura, ricaviamo: 43,7 " 38, ", 5 C T T 55 C 5 C Zanichelli 9

Capitolo Circuiti elettrici. Calcoliamo prima α " 47,6 # " 35, #,45 ( C) T " T, C ", C E poi dalla relazione [ + α(t T )], dove 37,8 Ω ricaviamo " T " 37,8 # " 35, # T +, C + 37,8 C ",45 ( C). La lunghezza L del filo è: A L dove A r e r è il raggio del filo. noltre, per la legge di Ohm /. Sostituendo queste espressioni nell equazione precedente, otteniamo $ % & ( # 3 ) ' $ % r,3 m A +, ) ( * +,4 A, L -. -.,49 m " " # 8 5,6 ( /( m 3. La resistenza del termistore diminuisce del 5% rispetto al suo valore normale di 37, C. Cioè ",5 Ma " [ + α (T T )] o ( ) α (T T ) o ancora ( T T ) er cui ",5 ",5 T T + 37, C + 39,5 C " ", 6 ( C) 4. The power delivered to the iron is 4 6. " W 5., W,4 A 4,5 " ",5 Zanichelli 9

Capitolo Circuiti elettrici 6. L energia utilizzata dalla lavatrice è: energia t t ( 6A) ( 4) ( 45 6)s,4 7 J er il computer, possiamo impostare la relazione energia,4 7 J t (,7 A) ( )t che fornisce il valore di t richiesto 7 4 4.4 J ", h # t 3, s 3, s $ % 8,9 h,7 A & 36 s ' 7. La resistenza del filo si può ricavare dalla / / Ma la resistenza si può esprimere anche come ρl/a. Quindi, ricavando il valore della resistività dalla tabella, otteniamo "r L A / "r " ( 6,5 # 4 m) ( # 8 $# m) ( 4, # W) 5 m 8. L energia elettrica si trasforma in calore, quindi, sapendo che Q cm T cm( T " T ) imponiamo Q t media t ( ) " # + $ t dove consideriamo la resistenza media ( media " % + T $ T # & Quindi Q + # " ( ) $ t " +% ( T & T ) # { $ }t cm T & T ossiamo così ricavare la temperatura richiesta: T T + " t cm t cm ) nell intervallo di tempo di minuto. noltre Sostituiamo Ω,, A, t 6, s, m,3 3 kg, c 45 J/(kg C), α,5 ( C), T, C, e otteniamo infine T 33 C. 9. er il circuito iniziale e, quando inseriamo un ulteriore resistore in serie, avremo ( + ). è la stessa in entrambi i casi, quindi possiamo scrivere: ( + ). isolvendo in funzione di otteniamo Zanichelli 9

Capitolo Circuiti elettrici (,A)( 8, ) ( 5,,) A 3 " ". La resistenza del resistore vale /. Dato che il resistore, la lampadina e il generatore di tensione sono connessi in serie, la tensione ai capi del resistore è, L, dove L è la tensione ai capi della lampadina. Quindi, la resistenza è, L L è nota, e la corrente si può esprimere in funzione della potenza come /. nfine, l equazione che consente di calcolare la resistenza diventa:, L, 5 4, " # 6, W 5 L. s ( + ) (, A)( 47 + 8 ) 9,. La resistenza equivalente è s 5 + 45 + 75 45 La caduta di tensione attraverso i tre resistori è s,5a 45 74 L 3. La figura di seguito rappresenta il circuito descritto: Lampadina 44 Ω 3,4 W, La resistenza della lampadina a incandescenza é e, sostituendo / S otteniamo S ( / S ) ( + ) olendo risolvere questa uguaglianza otteniamo un equazione di secondo grado in Zanichelli 9

Capitolo Circuiti elettrici " + # + $ % & ' " % " $ # ' ± % $ & # ' & 4 ) + ( 44 (), * + 3,4 W 85,9 ( e 4 (, ). -. ± + ( 44, * + 3,4 W,. -. 4( 44 () 4. Quando si toglie, lasciando solo, la corrente aumenta di, A. er la legge di Ohm, allora 4 44 3 + 44 44 3 + alore della corrente quando è presente solo alore della corrente quando sono presenti e, A () Quando si toglie, lasciando solo, la corrente aumenta di, A. n questo caso, invece, avremo 4 443 + 44 44 3 + alore della corrente quando è presente solo. alore della corrente quando sono presenti ae Moltiplicando le equazioni () e (), otteniamo, A () " " # $ # $ #% ( + ) $ & #% ( + ) $ & (, A)(, A) che, dopo le semplificazioni, diventa ( + ) (, A)(, A) o (, A)(, A),4 A + (3) Sostituendo nell equazione () il valore di /( + ), otteniamo,4 A, A o 35, A+,4 A, A+,4 A Sostituendo ora nell equazione () il valore di /( + ), risulta Zanichelli 9

Capitolo Circuiti elettrici,4 A, A o 5, ", A+,4 A, A+,4 A 5. + Da cui " 446 " 5 55 6. + + da cui p 5,3 6 8, p 7. / Quando l interruttore è aperto, la corrente circola solo sul resistore. La resistenza equivalente è, allora 65,. Quando l interruttore è chiuso, la corrente circola su entrambi i resistori che sono connessi in parallelo. La resistenza equivalente, in questo caso, vale + + o 38,8 65, 96, Quando l interruttore è aperto, la potenza dissipata vale ( 9, ), 5 W 65, Quando l interruttore è chiuso, la potenza dissipata vale ( 9, ),9 W 38,8 8. resistori sono collegati in parallelo, quindi ai loro capi c è la stessa differenza di potenziale, che possiamo calcolare con i dati del primo resistore, come: (3, A)(64, ) 9 Nota la tensione relativa a ciascun resistore, possiamo calcolare la potenza dissipata dal secondo resistore calcolando prima la corrente che circola su di esso e poi la potenza totale dissipata come somma delle due potenze. Quindi, 9 4,57 A 4, Zanichelli 9

Capitolo Circuiti elettrici (4,57 A) (4, ) 877 W Mentre la potenza dissipata dal primo resistore, vale: (3, A) (64, ) 576 W La potenza totale è, infine, 877 W + 576 W 45 W. 9. Le parti di alluminio e di rame possono essere considerate come due resistori connessi in parallelo, dato che ai loro capi c è la stessa tensione. ndicando con a e b, rispettivamente, il raggio interno e quello esterno, la resistenza equivalente è: + A Cu p Al Cu Cu L + A Al Al L "a " b # a Cu L + Al L " # p % & ' p ( " (, $ #3 m) (,7 $ #8 % $ m),5 m,6$ 3 + Ω " & ( 3, $ #3 m ' # (, $ #3 m) (,8 $ #8 % $ m) (,5 m ) ( valori della resistività dell alluminio e del rame si trovano nella tabella.) 3. fili sono connessi in parallelo, quindi la resistenza equivalente dei tredici fili vale: 3 o p 3 p dove è la resistenza individuale di ognuno dei fili. l calore necessario per fondere il ghiaccio è Q ml f. L energia dissipata per unità di tempo e utilizzata per fondere il ghiaccio è mlf mlf t /3 t Sostituendo ora in questa espressione L / A, otteniamo 3 3 ml L / A t da cui f ) + * A LmL f 3 t (88, " 8 # " m)(,3 m)(, " kg)(33,5" 4 J/kg) 3(, ) ( s) 3,58 " 8 m Zanichelli 9

Capitolo Circuiti elettrici 3. isolviamo il problema per parti. resistori, Ω,, Ω e 3, Ω sono in serie con una resistenza equivalente s 6, Ω., 6, 4, 3, 6, Questa resistenza equivalente di 6, Ω è in parallelo con il resistore di 3, Ω. Quindi + 6, 3,. 6. 4.., Questa nuova resistenza equivalente è in serie con il resistore di 6, Ω e s ' 8, Ω.. 4. 8. s ' è in parallelo con il resistore di 4, Ω, quindi + " 8, 4,..67 ",67 E infine, p ' è in serie con il resistore di, Ω, di modo che la resistenza equivalente tra i punti A e B del circuito è 4,67Ω. 3. e sono in serie: possiamo, quindi, calcolare la resistenza equivalente. 3 è in parallelo con, e la loro resistenza equivalente è 3. nfine, 4 è in serie con 3. Siamo, quindi, in grado di calcolare la resistenza equivalente tra i punti A e B. 6 Ω 8 Ω A 4 6 Ω B 3 48 Ω Zanichelli 9

Capitolo Circuiti elettrici + 6 + 8 4 + + o 3 6 48 4 3 3 AB 4 + 3 6 + 6 4 33. resistori 4, Ω e 6, Ω sono in serie e la loro resistenza equivalente vale, Ω. resistori 9, Ω e 8, Ω sono in parallelo: la loro resistenza equivalente è 4,4 Ω. Le resistenze equivalenti della combinazione in parallelo e di quella in serie sono in parallelo: la loro resistenza equivalente è allora,98 Ω. Quest ultima resistenza equivalente è in serie con il resistore di 3, Ω e la loro resistenza equivalente è di 5,98 Ω. nfine la resistenza di 5,98 Ω e il resistore di, Ω sono in parallelo, per cui la resistenza equivalente tra i punti A e B è 4,6 Ω. 34. resistori 3 e 4 sono in serie, quindi 34 3 + 4. resistori, 34, e 5 sono in parallelo e 5 + + + + 345 34 5 quindi 345 /5. l resistore è in serie con 345, quindi 7 + + 345 345 5 5 La potenza dissipata nel circuito è 7 " 345 # $ % 5 & Da cui 5 5 45 5 7 7 58 W 35. er calcolare la resistenza equivalente del circuito basta notare che la combinazione del parallelo di e 3 è in serie con. Allora: o 88 576 + 576 e eq 576 + 88 864 er calcolare la corrente, utilizziamo la legge di Ohm,,39 A 864 eq Questa è la corrente che circola su, per cui Zanichelli 9

Capitolo Circuiti elettrici,39 A 576, W e 3 sono in parallelo e uguali, per cui la corrente che circola su nel nodo A si divide in due parti uguali e pari a (,39 A ) in e in 3. Quindi la potenza dissipata su ognuno di questi due resistori è,39 A # " $ 576 % 3 3 3,39 A # " $ 576 %,78 W,78 W 36. La resistenza equivalente della configurazione iniziale è 3 o p 3 p La parte in parallelo della configurazione finale è, in modo che la resistenza rotale equivalente è + 3 s Dai dati del problema s p + 7 Ω, e quindi 3 3 + 7 o 6Ω 37. Quando la tensione finale è di 8,9, la caduta di tensione sulla resistenza interna r è 9, 8,9,. er la legge di Ohm questa caduta di tensione è uguale al prodotto tra la corrente e la resistenza interna. Quindi, 8,3 A r, p 38. La forza elettromotrice della batteria è f.e.m. + r, dove r /. Quindi, la forza elettromotrice della batteria può essere espressa come f.e.m. + 34, W 3, 4 + 4, 55, A 39. er la legge delle maglie 9, (,5 Ω) + (,5 Ω) + 8, Da cui 33 A. 4. ndichiamo con 3 la corrente che va verso destra, verso sinistra e ancora a destra. Applicando la legge delle maglie alla maglia superiore (tralasciando le unità di misura) otteniamo +,, () e per la maglia inferiore risulta, + 3, 3 5, () Zanichelli 9

Capitolo Circuiti elettrici Applichiamo ora la legge dei nodi al nodo di sinistra + 3 (3) isolviamo, infine, il sistema delle equazioni (), () e (3) e troviamo,73 A. l segno positivo indica che abbiamo scelto il verso giusto di circolazione della corrente, cioè verso sinistra. 4. Applichiamo la legge di Kirchhoff : 5, + ( 7 ) +, + ( ) + ( 8, ) " 3, da cui ricaviamo,38 A La differenza di potenziale tra i punti A e B è AB 3, (,38 A)(7 ), " l punto B ha il potenziale maggiore. 4. Applichiamo la legge di Kirchhoff, scegliendo arbitrariamente un verso di circolazione della corrente. 4, 8, Ω A + + B F, + + C E D er la maglia (ABCF) avremo + () E per la maglia (FCDE), Dalla seconda equazione ricaviamo 6, A, è positiva, quindi la corrente nel resistore va da sinistra a destra. isolviamo l equazione () in funzione di (sostituendo / ), ottenendo " + # $ % & + + 4, +, A 8, ' Anche risulta positiva, quindi la corrente circola nel resistore da sinistra a destra. () Zanichelli 9

Capitolo Circuiti elettrici 43. Scegliamo un verso di percorrenza della corrente e applichiamo le leggi di Kirchhoff: A +. Ω B + 8. Ω E 3. 6. + + + 9. 3 4. Ω nel nodo B + 3 443 3 Correnti entranti Corrente uscente D + C F () per la maglia ABCD (in senso orario),, 6, + 4, + 3, 443 44444444443 3 Caduta di tensione Aumento di tensione () per la maglia BEFC (sempre in senso orario), 8, + 9, + 3 4, + 6, 44444444444444443 443 Cadute di tensione Aumento di tensione (3) Sostituendo dall equazione () nell equazione (3) otteniamo ( 8, ) + 9, + 3 ( 4, ) + 6, + 3 ( 8, ) + 3 (, ) +5, (4) isolvendo l equazione () in funzione di 4,5 A +, 3 E, sostituendo infine questo risultato nella (4), otteniamo " 4,5 A + 3 (,) # $ ( 8, % ) + 3, % +5, 3 ( 8, %) + 5, o 3 &5, 8, % &,8 A l segno meno indica che nel resistore di 4, Ω la corrente circola verso il basso. Zanichelli 9

Capitolo Circuiti elettrici 44. La capacità equivalente del circuito è: + + C 4, F 6, F, F o C, µf Quindi la carica totale fornita dalla batteria è Q C (, 6 F)(5, ), 4 C l circuito è in serie, quindi ogni condensatore possiede questa carica: la differenza di potenziale sul condensatore da 4, µf è 4 Q, " C 5 4, F C 6 " 45. condensatori da 4, e 8, µf sono in serie, quindi: + + o C 4, µ F s C 4 µ F µ F 8, µ F s Questa capacità equivalente è in parallelo con la capacità da 4, µf, per cui: C p 4, µf + 4, µf 8, µf Questa capacità da 8, µf è in serie con i condensatori da 5, e 6, µf: possiamo ora calcolare la capacità equivalente tra i punti A e B del circuito: + + o C, µ F s C 5, µ F 8, µ F 6, µ F s 46. q Totale C ( C + C ) o q Totale 5,4 "5 C C + C, "6 F + 4, "6 F 9, 47. +, 476 ( µ F ) o Cs, µ F C 7, µ F 3, µ F, 476 µ F s C p 7, µ F + 3, µ F, µ F L energia accumulata nella connessione in serie è uguale a C s s e, analogamente, l energia accumulata nella connessione in parallelo sarà uguale a C p p. La richiesta è che l energia immagazzinata sia la stessa, indipendentemente dal tipo di connessione, quindi C s C s p p che possiamo risolvere in funzione di, ottenendo Cs, µ F p s ( 4 ) C, µ F p Zanichelli 9

Capitolo Circuiti elettrici 48. La carica totale si conserva; quindi, indicando con q e q f le quantità di carica iniziale e finale, abbiamo q + q 8, µc q f + q f () Dopo che l equilibrio si è ristabilito, dato che i due condensatori sono collegati in parallelo, risulterà f q f /C q f /C, da cui possiamo ricavare q f q f (C /C ) q f (, µf) / (8, µf),5 q f Sostituendo questo risultato nella (), otteniamo 8, µc,5 q f + q f o q f 4,4 µc E, infine f q f /C (4,4 6 C) / (8, 6 F),8 49. l tempo necessario al pacemaker per rilasciare impulso è t min 8 impulsi 6, s,74 s/impulso, min La scarica di un condensatore è descritta dalla legge q t / C e q assiamo ai logaritmi naturali ln q " t # $ q % & ' C e risolviamo in funzione di C, ottenendo t (,74 s) 7 C 4," F ln( q / q ) 6 (,8" #) ln(,368) 5. τ C, dove e C sono rispettivamente la resistenza e la capacità equivalente del circuito. 3 o,3 k, k + 4, k 4, k C 3, µf + 6, µf 9, µf Quindi C,3" 3 # ( 9, " $6 F), " $ s 5. La carica di un condensatore è descritta dalla legge q q e t/" mponendo q,8q, l equazione diventa t " / " t/ q,8q q " e o, e Zanichelli 9

Capitolo Circuiti elettrici Da cui, passando ai logaritmi naturali, " t/ t ln(, ) ln ( e ) o ln(, ) " Quindi t ln(, ) (,6),6 " " " 5. m M Q ze i t m ze ; M i t m ze " M M i t m % " $ ' i # ze t m % " $ ' i & # ze t m % $ ' & # ze & Ne consegue che i i 53. m M Q " ze 9 (, g)( 3)(,6 # C) 3 ( 4,5# g) 4 (,7 # C) Mze Q # m Q i 3,A t 36s 4,7 C; 54. m K m atomica N A M itm ze 39,uma 6, 3 6,5 "3 g; # t Mze im,8g,5a (,6 "9 C) ( 6,5 "3 g) 4,6 s 55. ( ) 4,4 33 W 33 W,8 A 56. + + C C C C s 3 + +,587 ( µ F ) o Cs, 7 µ F C 3, µ F 7, µ F 9, µ F,587 µ F s Zanichelli 9

Capitolo Circuiti elettrici 57. Applichiamo la legge dei nodi al nodo di sinistra { 4 + 3, 44 A 3 o 3, A Corrente entrante Corrente uscente Applichiamo ora la legge delle maglie alla maglia superiore ( 3, A)( 4, ) + ( 3, A)( 8, ) 4, + ( " 3, A)( 6, ) 444444444444443 4444 44444443 Cadute di tensione Aumento di tensione Da questa equazione ricaviamo direttamente er la maglia inferiore (in senso antiorario): 5, A. ( 3, A) ( 6, ") + 4, + (, ") 44444444 44444444 3 { Cadute di tensione Aumento di tensione E sostituendo in questa equazione il valore 5, A, otteniamo 46,. 58. l condensatore e il resistore sono in parallelo, quindi ai loro capi c è la stessa differenza di potenziale. La quantità di carica può allora essere espressa come q C C Ma + S e, quindi, sostituendo $ q C ( ) C # " + & % ( 9, ' (6 $ F) # & 4, ) " 4, ) +, )% 7, ' (5 C 59. La potenza n fornita a ognuno dei tre resistori è n n (n,, o 3), dove er cui " n n # n $ S ( n,, o 3) % & " " n # n n ( n,, or 3) $ # S $ % & % + + 3 & er i tre resistori, allora: S Zanichelli 9

Capitolo Circuiti elettrici 3 4 $ " " (, #) 8, W + + % $, # + 4, # + 6, # % & ' & ' 3 4 $ " " ( 4, #) 6 W + + % $, # + 4, # + 6, # % & ' & ' 3 3 3 4 $ " " ( 6, #) 4 W + + % $, # + 4, # + 6, # % & ' & ' 6. L / A e ovvero A L A L A ( 3L ) da cui A A / 3. ossiamo impostare la relazione tra la resistenza vecchia e quella nuova come: L / A L A ( 3L ) A 9 L / A L A L A / 3 er cui 9 9, 89 6. B A + +. 4. + 7 4 6. + 6 5 + D 7. 5. C. er la legge dei nodi 4 6 + 44 443 7 Nodo B () 6 + 44 443 5 Nodo D () er la legge delle maglie ( 4, ) + ( 6, ) (, ) 444444443 443 o (,) + ( 3,) 4 6 4 6 Cadute di tensione, maglia ABD Aumenti di tensione, maglia ABD (,) ( 5, ) + ( 6. ) o ( 7,) ( 5,) + ( 6,) 443 7 7 5 6 7 5 6 Cadute di maglia tensione, BCD 4444 4444 3 Aumento di tensione, maglia BCD (3) (4) Zanichelli 9

Capitolo Circuiti elettrici (,) + ( 5, ). o (,) + ( 5,), 4 5 5 444 44443 3 Cadute di tensione, maglia ADC Aumento di maglia ADC tensione, (5) Le equazioni da a 5 sono cinque equazioni in cinque incognite che risolviamo per sostituzioni successive. l problema di fondo è calcolare 6 : il nostro approccio sarà, allora, quello di eliminare progressivamente le altre quattro incognite. Sostituendo 5 dall equazione () nella (5) otteniamo (,) + ( 5,), (6) 7 6 Sostituendo 4 dalla () nella (3) otteniamo ( 5,) 7(, ) + (7) 6 isolvendo l equazione (5) in funzione di 5 e sostituendo il risultato nella (4) otteniamo (,), (,) ( 6,) + (8) 7 7 6 isolvendo l equazione (8) per 7 e sostituendo il risultato nella (7) otteniamo (,) (.), 4, (9) 6 47 isolvendo la (6) per e sostituendo il risultato nella (9) otteniamo (,) &, 6 $ % 7, ( 5,) # (,) 4,o,56 A 6 47 6 " l risultato negativo indica che la corrente nel resistore da 6, Ω circola in verso opposto a quello che avevamo ipotizzato, circola cioè da D verso B, quindi D ha un potenziale maggiore rispetto a B (convenzionalmente la corrente va verso i punti a potenziale minore). icorrendo alla legge di Ohm, possiamo alfine ricavare:,56 A 6,, 6. 94 6 () + Ma sappiamo anche che per ogni resistore o () o (3) Sostituendo le equazioni () e (3) nella () otteniamo + + ( 34 W )( 4 W) + 34 W+4 W 4W Zanichelli 9

Capitolo Circuiti elettrici 63. La lamina inserita trasforma il condensatore iniziale in due condensatori connessi in serie e, essendo inserita ad una distanza pari a un terzo della distanza tra le armature, potremo imporre d ( / 3) d e d (/ 3) d. Allora C e C A 3 A ( / 3) d d A 3 A (/ 3) d d La capacità equivalente è 3d d + + C C C 3 A/ d 3 A/ d 3 A A s A da cui Cs d Ma anchec A/ d, per cui possiamo concludere che Cs C 64. M N m A Cu Cu ; M Mg zcu N m A Mg Mg ( 63,55) ( 4,3) M " Cu NAm #" z # Cu Mg $ % & 5, M Mg zcu % NAmMg & ' (' ( z Olimpiadi della fisica. D. D 3. B 4. D 5. A 6. C 7. Detto il valore di ogni resistenza, e la f.e.m. della batteria, la corrente circolante vale /(3 ). Se è la potenza dissipata da ogni resistenza quando è connessa direttamente alla batteria, la potenza dissipata da ciascuna resistenza quando sono in serie vale allora " # $ 9W W. % 3 & 9 9 Test di ammissione all Università. C. A 3. A 4. A Zanichelli 9

Capitolo Circuiti elettrici 5. E rove d esame all Università. La capacità equivalente del circuito è data da: C C + C (5-6 F) + ( -6 F) 7-6 F. Ne segue che la carica è data da: Q C 7 " #6 F ( 9) " #4 C.. oiché le resistenze sono in parallelo, la tensione applicata ai loro estremi è la stessa, quindi: ". icaviamo dalla prima e sostituiamolo nella seconda: # 6 6 (,37" #)(4, 75" A),9A 6 3,4" # 3. La potenza dissipata in una resistenza, attraversata da corrente continua, è data da:. oiché le resistenze sono in parallelo, per entrambe, quindi si ha: () () 7W e 36W. 4 Zanichelli 9