Facoltà di Ingegneria Fisica II Compito A

Documenti analoghi
int Schiusa Schiusa r r Φ = r r S o 1 Anno scolastico

( ) ( ) ( ) ( ) Esercizi 2 Legge di Gauss

Conduttori in equilibrio elettrostatico

Politecnico di Milano Fondamenti di Fisica Sperimentale a.a Facoltà di Ingegneria Industriale - Ind. Aero-Energ-Mecc

Lezione 3. Applicazioni della Legge di Gauss

Nome..Cognome. classe 5D 29 Novembre VERIFICA di FISICA: Elettrostatica Domande

Gravitazione. Dati due corpi di massa m 1 e m 2, posti ad una distanza r, tra di essi si esercita una forza attrattiva data in modulo da

Fisica II Secondo Appello - 7/2/2008

SESTA LEZIONE: campo magnetico, forza magnetica, momenti meccanici sui circuiti piani

SELEZIONE DI ESERCIZI DI ELETTROSTATICA.

Sorgenti del campo magnetico.

E, ds. - Flusso totale uscente dalla superficie chiusa S: è la somma di tutti i flussi elementari, al tendere a zero delle aree infinitesime: r )

SETTIMA-OTTAVA LEZIONE: sorgenti del campo magnetico, legge di Ampere, legge di Biot-Sawart

Elettrostatica. P. Maestro Elettrostatica pag. 1

Facoltà di Ingegneria

IL POTENZIALE. = d quindi: LAB

Fisica per Medicina. Lezione 22 - Campo magnetico. Dr. Cristiano Fontana

AZIONE A DISTANZA E TEORIA DI CAMPO (1)

AI VERTICI DI UN QUADRATO DI LATO 2L SONO POSTE 4 CARICHE UGUALI Q. DETERMINARE: A) IL CAMPO ELETTRICO IN UN PUNTO P DELL ASSE.

A.A. 2009/ Appello del 15 giugno 2010

Potenziale elettrostatico e lavoro. Potenziale elettrostatico Energia potenziale elettrostatica Esempi Moto di una carica in un potenziale e.s.

IL CAMPO ELETTROMAGNETICO DIPENDENTE DAL TEMPO

Legge di Gauss. Superficie Σ immersa nel campo elettrostatico generato da una carica q. da! r 2. d!(! E) "! E #! n da = q r 2! er!!

SECONDA LEZIONE: lavoro elettrico, potenziale elettrostatico, teorema di Gauss (prima parte)

Capacità ele+rica. Condensatori

Energia potenziale elettrica

Esercizi Scheda N Fisica II. Esercizi con soluzione svolti

qq r Elettrostatica Legge di Coulomb permette di calcolare la forza che si esercita tra due particelle cariche.

Campi elettrici e magnetici a bassa frequenza: sorgenti e metodi di valutazione

Facoltà di Ingegneria

Potenza volumica. Legge di Joule in forma locale

Appunti su argomenti monografici per il corso di FM1 Prof. Pierluigi Contucci. Gravità e Teorema di Gauss

FISICA GENERALE II Esercitazione D tutorato ESERCIZI CON SOLUZIONE

Sorgenti del campo magnetico. Forze tra correnti

GEOMETRIA ELEMENTARE. h = 2 2 S. h =

ESERCIZI DI CALCOLO STRUTTURALE

DISTRIBUZIONE DELLA CARICA NEI CONDUTTORI

Fisica Generale- Modulo Fisica II Esercitazione 2 Ingegneria Meccanica POTENZIALE ELETTRICO ED ENERGIA POTENZIALE

LICEO PEDAGOGICO-ARTISTICO G. Pascoli di BOLZANO TEST DI FISICA IN SOSTITUZIONE DELL ORALE- FILA A CLASSE V B-27/05/2010

Problema generale dell elettrostatica

M.T., M.T.T. Appunti di Fisica per Scienze Biologiche Vers /09/2005

Sulla carica viene esercitata la forza magnetica. traiettoria circolare.

Effetto Hall. flusso reale dei portatori se positivi. flusso reale dei portatori se negativi

Magnetostatica: forze magnetiche e campo magnetico

4. DINAMICA. I tre principi della dinamica per un corpo puntiforme (detto anche punto materiale o particella) sono:

Campo elettrico e potenziale di un disco uniformemente carico

Magnetostatica: forze magnetiche e campo magnetico

1 Potenziale elettrostatico e seconda equazione di Maxwell per E

Il campo magnetico. campo magnetico B (si misura in Telsa (T)) carica genera campo elettrico campo elettrico imprime forza su carica

( ) Energia potenziale U = GMm r. GMm r. GMm L AB. = r. r r. Definizione di energia potenziale

Concetto di capacità

Le equazioni di Maxwell.

Elettrostatica. G.P. Maggi - Lezioni di Fisica Generale AA 2001/2002

Università degli Studi di Roma La Sapienza Ingegneria Elettrotecnica

IL VOLUME DEI SOLIDI Conoscenze

Effetto delle Punte e problema dell elettrostatica

ELETTROTECNICA Ingegneria Industriale

CORRENTE ELETTRICA ed elementi di CIRCUITI ELETTRICI

SECONDA LEZIONE (4 ore): CONDUTTORI e DIELETTRICI

Momenti. Momento di inerzia, momento di una forza, momento angolare

Momenti. Momento di inerzia, momento di una forza, momento angolare

La legge di Lenz - Faraday Neumann

Campo magnetico B. Polo Nord. Terra. Polo Sud. Lezione V 1/15

7. Campo magnetostatico

! Un asta di peso p =! + 1 (vedi figura) è appoggiata su due. supporti A e B, distanti, dal baricentro G dell asta,

Lunghezza della circonferenza e area del cerchio

Geometria analitica in sintesi

Circuiti RLC RIASSUNTO: L(r)C serie: impedenza Z(ω) Q valore risposta in frequenza L(r)C parallelo Circuiti risonanti Circuiti anti-risonanti

Il campo magnetico generato da correnti

La struttura stellare

Gravitazione universale

Per migliorare la trasmissione tra satellite e Terra, emerge la necessità di portare il satellite ad un orbita circolare diversa.

TEST PER RECUPERO OFA 25 marzo 2010

IL VOLUME DEI SOLIDI Conoscenze

Esercizi Scheda N Fisica II. Esercizi con soluzione

Fenomeni elettrici. I primordi

Elettrostatica m. Il nucleo è a sua volta composto da altri

ISTITUTO D ISTRUZIONE SECONDARIA SUPERIORE E. FERDINANDO MESAGNE INDIRIZZI SCIENTIFICO-COMMERCIALE-COREUTICO

Unità Didattica N 27 Circonferenza e cerchio

Il campo magnetico B 1

CAPACITA' Capacità pag 11 A. Scimone

Richiami di Fisica Generale

L'atomo è così chiamato perché inizialmente dai filosofi greci era considerato l'unita più piccola ed indivisibile della materia.

Il magnetismo. Il Teorema di Ampere: la circuitazione del campo magnetico.

Misura della componente orizzontale del campo magnetico terrestre

ISIS Einaudi Giordano S.Giuseppe Vesuviano (NA) 2012/ Fisica dei Puffi prof. Angelo Vitiello E -1

Momento magnetico di un atomo.

L = F s cosα = r F r s

CORRENTI ELETTRICHE E CAMPI MAGNETICI STAZIONARI

Momenti. Momento di una forza, momento di inerzia, momento angolare

Campi scalari e vettoriali (1)

Università degli Studi di Milano. Corso di Laurea in Informatica. Anno accademico 2013/14, Laurea Triennale FISICA. Lezione n.

ESERCIZIO n.2. y B. rispetto alle rette r e t indicate in Figura. GA#2 1

Sommario: Campo elettrico

Momenti d'inerzia di figure geometriche semplici

Risultati esame scritto Fisica 2-16/02/2015 orali: alle ore presso aula M

Massimi e minimi con le linee di livello

La forza di Lorentz: Una carica che si muove in un campo magnetico risente una forza F (forza di Lorentz) data da : r =

GONIOMETRIA. MISURA DEGLI ANGOLI La misura di un angolo si può esprimere in diversi modi, a seconda dell unità di misura che si sceglie.

Si considerino le rette:

Transcript:

Facoltà di ngegneia Fisica 66 Compito A Esecizio n Un filo di mateiale isolante, con densità di caica lineae costante, viene piegato fino ad assumee la foma mostata in figua (la pate cicolae ha aggio e foma un aco con angolo al cento di / π, i due tatti ettilinei sono ciascuno di lunghezza ) Calcolae il potenziale elettico nel punto P (cento della pate cicolae) Successivamente una caica Q puntifome viene collocata nel punto P Calcolae l enegia potenziale elettostatica della caica puntifome Q ispondee quindi alle seguenti domande a caica di tutto il filo vale: 4 π ( + π ( π 4 ) ) l potenziale nel punto P geneato dalla caica dei soli due tatti ettilinei di filo vale, ispetto all dove è nullo: (π ln ) πε + (ln ) πε πε l potenziale nel punto P geneato dalla caica della pate cuvilinea di filo vale, ispetto all dove è nullo: π ) ) ( (ln πε + πε 4 enegia potenziale elettostatica della caica Q quando è posta nel punto P vale, ispetto all dove è nulla: Q Q (ln πε + πε ( π + ln πε ) Q Q ) 4 P / π

Esecizio n Te caiche di uguale valoe Q e ugual segno sono poste ai vetici di un tiangolo equilateo di lato, come in figua Calcolae il modulo del campo elettico al cento del tiangolo, il modulo della foza esecitata su una delle te caiche dalle alte due caiche, l enegia potenziale elettostatica del sistema e il lavoo necessaio pe spostae le caiche dalla configuazione iniziale ad una configuazione in cui le te caiche sono poste ai vetici di un tiangolo equilateo di lato / ε = 88 Valoi numeici : Q= 4 C; = m; ispondee quindi alle seguenti domande: C Nm l modulo del campo elettico al cento del tiangolo vale: N/C N/C N/C 4 N/C 6 l modulo della foza esecitata su una delle te caiche dalle alte due caiche vale: 6 N N 6 N N 7 enegia potenziale elettostatica del sistema vale: J J 4 J 44 J 8 l lavoo necessaio pe spostae le caiche dalla configuazione iniziale ad una configuazione in cui le te caiche sono poste ai vetici di un tiangolo equilateo di lato / vale: 4 J J - 4 J 6 J Esecizio Una sfea isolante di aggio pota una caica distibuita con simmetia sfeica e con densità volumica vaiabile con la distanza dal cento della sfea ρ() = α Un conduttoe sfeico cavo concentico alla sfea di aggio, avente aggio inteno e aggio esteno, ha una caica totale nulla Calcolae la caica totale della sfea isolante di aggio, e le caiche indotte sulla supeficie intena ed estena del conduttoe Calcolae inolte il campo elettico nello spazio vuoto ta la sfea isolante e il conduttoe sfeico in funzione della distanza dal cento, ed il campo elettico all inteno della sfea isolante a una distanza / dal cento ispondee quindi alle seguenti domande: 9 a caica totale della sfea isolante vale: a caica indotta sulla supeficie intena del conduttoe vale:

- - a caica indotta sulla supeficie estena del conduttoe vale: - l campo elettico nello spazio vuoto ta la sfea isolante e il guscio sfeico conduttoe, come funzione della distanza dal cento, vale: ε α ε ε l campo elettico all inteno della sfea isolante, a una distanza /, dal cento vale: α 4ε α ε πα ε πα ε Esecizio 4 Nella figua il conduttoe ettilineo indefinito è pecoso da una coente, e si tova nello stesso piano della spia cicolae pecosa da una coente a spia di aggio è posta in modo che il cento della spia disti una distanza d> dal filo vesi delle coenti sono indicati in figua Calcolae il campo magnetico totale al cento della spia e ispondee alle seguenti domande: 4 e linee del campo magnetico geneato dal filo ettilineo pecoso da coente sono: ciconfeenze concentiche al filo, con veso oaio se ossevate dall alto ciconfeenze concentiche al filo, con veso antioaio se ossevate dall alto linee paallele al filo, con veso dietto in alto linee paallele al filo, con veso dietto in basso l campo magnetico geneato dalla spia al cento della spia è dietto:

veso il basso veso l alto uscente dal piano entante nel piano 6 l campo magnetico totale al cento della spia è uguale a: π d + π d + π d π d Esecisio Te fili ettilinei infiniti e paalleli si tovano a distanza l uno dall alto, come mostato in figua fili sono pecosi da coenti di uguale intensità, i cui vesi sono mostati in figua (fili esteni coente veso l alto, filo inteno veso il basso) Calcolae la foza pe unità di lunghezza che agisce su ciascuno dei te fili, e ispondee alle seguenti domande: 7 l modulo della foza pe unità di lunghezza che agisce sul filo centale vale: 4π π 4π 8 l modulo della foza totale pe unità di lunghezza che agisce su ciascuno dei due fili esteni vale: 4π π 4π 9 a diezione della foza totale che agisce sui fili esteni è: entante nel foglio uscente dal foglio epulsiva (veso l esteno) attattiva (veso l inteno) Alti quesiti Un fascio di potoni viaggia oizzontalmente veso un ossevatoe Nell avvicinasi all ossevatoe, attavesa una egione di spazio con un campo magnetico unifome dietto veticalmente veso il basso Tale campo deflette il fascio di potoni veso l alto veso il basso veso la desta dell ossevatoe veso la sinista dell ossevatoe

Due condensatoi, ispettivamente di capacità C e C, collegati in seie, sono equivalenti ad un singolo condensatoe di capacità C + C CC C + C CC C C C + C C C m Uno ione di caica q=+e enta con una velocità di in una egione dove vi è un campo magnetico s unifome di intensità T a velocità dello ione è otogonale alla diezione del campo magnetico 9 icodando che e = 6 C, la foza sullo ione isulta: N 4 96 N 6 8 N N Un filo, pecoso da una coente di A, è posto otogonalmente alla linee di foza di un campo magnetico unifome B Su un tatto di questo filo, lungo 8 cm, si misua una foza di N l campo magnetico ha modulo 8 T 4 T T mt 4 Una bobina di spie ha un aea di 8 mm ed è pecosa da una coente di a bobina è collocata con il suo asse pependicolamente alle linee di foza di un campo magnetico unifome B di intensità T Calcolae il momento meccanico sulla bobina m sulla bobina, icodando che m = S B : Nm 4 Nm 89 Nm Nm l coefficiente di mutua induzione ta due cicuiti è M=8mH Deteminae il modulo della fem indotta nel ka secondo cicuito se la coente nel pimo cicuito cambia al itmo di 4 : s mv 8V V V

Soluzioni Esecizio n Esecizio n Esecizio n Essendo la caica distibuita unifomemente sul filo con densità lineae di caica, la caica totale saà pai a pe la lunghezza del filo Quindi la caica totale è pai a ( + π ) dl l potenziale nel punto P geneato da un tatto elementae di filo è uguale a dv = ntegando quest espessione su ciascun tatto ettilineo si ottiene (ln ) l potenziale geneato da entambi i πε tatti ettilinei è quindi (ln ) ntegando sul tatto cicolae, otteniamo invece ( π ) 4 enegia elettostatica di una caica posta nel punto P si calcola moltiplicando la caica pe il potenziale elettostatico nel punto P Pe motivi di simmetia, sia la componente x che quella y del campo elettico sono nulle 6 l modulo della foza esecitata su una caica dalle alte due è uguale pe le te caiche Consideando la caica posta in alto nel tiangolo, la componente x della foza è nulla pe simmetia a componente y della foza esecitata da una sola delle alte due caiche è uguale al modulo della foza di Coulomb agente ta le due caiche, Q πε 4, moltiplicato pe il coseno dell angolo fomato dalla congiungente le due o Q caiche con l asse y, cos( 6 ) = a foza totale è data quindi da 7 enegia potenziale elettostatica del sistema è uguale alla metà della somma delle enegie elettostatiche di ciascuna caica nel campo geneato da tutte le alte enegia elettostatica di ciascuna caica è uguale a Q πε enegia elettostatica del sistema è uguale quindi a Q 8 l lavoo necessaio pe spostae le caiche dalla configuazione iniziale ad una configuazione in cui le te caiche sono poste ai vetici di un tiangolo equilateo di lato / è uguale alla diffeenza ta le enegie elettostatiche del sistema nelle due configuazioni E uguale quindi a Q ( / ) Q Q = 9 a caica totale della sfea isolante vale ρ( ) d 4π = Applicando il teoema di Gauss a una supeficie tutta intena al guscio sfeico conduttoe, attaveso la quale il flusso del campo elettico è nullo, otteniamo che la caica indotta sulla supeficie intena del guscio sfeico è uguale e contaia alla caica della sfea isolante Essendo la caica totale del guscio sfeico pai a zeo, la caica indotta sulla supeficie estena deve essee uguale e contaia a quella indotta sulla supeficie intena l campo elettico nello spazio vuoto ta la sfea isolante e il guscio sfeico conduttoe, come funzione della distanza dal cento, si calcola applicando il teoema di Gauss

Esecizio n4 l campo elettico all inteno della sfea isolante, a una distanza / dal cento si calcola ugualmente applicando il teoema di Gauss 4 e linee del campo magnetico geneato dal filo ettilineo pecoso da coente sono ciconfeenze concentiche al filo, con veso antioaio se ossevate dall alto l campo magnetico geneato dalla spia al cento della spia è dietto in diezione uscente dal piano 6 l campo magnetico totale al cento della spia è uguale alla somma vettoiale di quello geneato dal filo ettilineo indefinito, più quello geneato dalla spia Pe la pima legge di aplace si tova che il pimo è uguale a, mente il secondo è uguale a πd con veso opposto Esecizio n 7 l modulo della foza pe unità di lunghezza che agisce sul filo centale è uguale a zeo pe simmetia 8 Pe la seconda legge di aplace, la foza pe unità di lunghezza che agisce su uno dei due fili esteni, esecitata dal filo centale, è uguale a π esecitata dall alto filo lateale è uguale invece a lunghezza è quindi 4π ed è di tipo epulsivo a foza pe unità di lunghezza 4π ed è di tipo attattivo a foza totale pe unità di 9 a foza totale che agisce su ciascuno dei due fili esteni è dietta veso l esteno (epulsiva)