Fisica - M. Obertino PRIMO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA La variazione di energia interna U di un...

Fis

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bert

ino

PRIMO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA

La variazione di energia interna U di un sistema è legata al calore Q e al lavoro L scambiati dal sistema con l’ambiente dalla relazione:

€

U = Q − L

Occhio al segno di Q ed L!

QQ

QQ

Q>0

Q<0

LL

LL

L>0

L<0

L’energia interna è una proprietà del sistema che dipende dal suo stato; è cioè una funzione di stato. Altre funzioni di stato sono p,V,T. Calore e lavoro non sono funzioni di stato!

Fis

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Il primo principio della termodinamica vale:

[a] solo per i gas perfetti

[b] sia per i gas perfetti che per i gas reali

[c] per tutte le sostanze purchè non si verifichino cambiamenti di stato

[d] per tutte le sostanze purchè le trasformazioni avvengano a temperatura costante

[e] per tutte le sostanze e per tutti i tipi di trasformazioni

Esercizio

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TRASFORMAZIONI TERMODINAMICHE

La trasformazioni termodinamiche sono processi utilizzati per cambiare lo stato di un sistema.

Una trasformazione si dice reversibile quando è possibile, sia per la trasformazione sia per l’ambiente circostante ritornare nello stato in cui si trovavano prima che la trasformazione avvenisse.

In una trsformazione reversibile:

non sono presenti attriti o altre forze dissipative

la trasformazione avviene lentamente in modo tale che in ogni istante il sistema e l’ambiente circostante siano in equilibrio (p e T uniformi in tutto il sistema)

Fis

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TIPI DI TRASFORMAZIONI TERMODINAMICHE per un GAS

Trasformazione ISOBARA trasformazione a pressione costante

P

VVi Vf

€

L = p(V f −Vi) = pΔV

Fis

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LL



P

VVi Vf

€


Per qualunque trasformazione il lavoro compiuto da/su un sistema è uguale all’area sotto la curva che rappresenta la trasformazione nel piano PV

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LL



P

VVi Vf€



Trasformazione ISOCORA trasformazione a volume costante

P

V

Fis

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LL



P

VVi Vf€




P

V

Pi

Pf

L=?

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LL



P

VVi Vf€




P

V

Pi

Pf

L=0

Q=U

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Trasformazione ISOTERMA trasformazione a temperatura costante

P

V

pV=costT=cost

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P

V

pV=costT=cost U=cost ΔU=0

Q=L

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P

V


Q=L

Trasformazione ADIABATICA trasformazione senza trasferimento

di calore

P

V

Q=0

L=-U

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LL



P

VVi Vf€




P

V

Pi

Pf

L=0

Q=U

Fis

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P

V


Q=L

Trasformazione ADIABATICA trasformazione senza trasferimento

di calore

P

V

Q=0

L=-U

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ino

Un gas si espande adiabaticamente:

[a] l’energia interna del gas diminuisce

[b] l’energia interna del gas aumenta

[c] non viene eseguito lavoro dal gas

[d] viene eseguito lavoro sul gas

[e] nessuna delle precedenti risposte è corretta

Esercizio

Fis

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ino

Un gas si espande adiabaticamente:

[a] l’energia interna del gas diminuisce

[b] l’energia interna del gas aumenta

[c] non viene eseguito lavoro dal gas

[d] viene eseguito lavoro sul gas

[e] nessuna delle precedenti risposte è corretta

Esercizio

Q = 0 U = -L < 0

Fis

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In un sistema termidinamico isolato, in generale:

[a] la temperatura rimane costante

[b] la temperatura aumenta

[c] l’energia interna diminuisce

[d] l’energia interna aumenta

[e] l’energia interna resta costante

Esercizio

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In un sistema termidinamico isolato, in generale:

[a] la temperatura rimane costante

[b] la temperatura aumenta

[c] l’energia interna diminuisce

[d] l’energia interna aumenta

[e] l’energia interna resta costante

Esercizio

Un sistema si dice: aperto se scambia sia energia che materia con l’ambiente chiuso se scambia solo energia isolato se non scambia nè energia nè materia

Fis

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ino

Se un gas monoatomico si espande con una trasformazione

reversibile, in quale delle seguenti condizioni compie maggior

lavoro?

[a] A pressione costante

[b] Se la pressione aumenta proporzionalmente al volume

[c] A temperatura costante

[d] In una espansione adiabatica

[e] Non si può dire nulla senza conoscere i dettagli della trasformazione

Esercizio

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Se un gas monoatomico si espande con una trasformazione

reversibile, in quale delle seguenti condizioni compie maggior

lavoro?

[a] A pressione costante

[b] Se la pressione aumenta proporzionalmente al volume

[c] A temperatura costante

[d] In una espansione adiabatica

[e] Non si può dire nulla senza conoscere i dettagli della trasformazione

Esercizio (test 20/7)

P P

VV

P

V

P

V

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A temperatura costante un gas perfetto viene compresso

assorbendo un lavoro di 2500 J. Il calore scambiato vale

[a] 2550 J

[b] -2500 J

[c] -2500 kcal

[d] 2.5 kcal

[e] -598 J

Esercizio

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ino

A temperatura costante un gas perfetto viene compresso

assorbendo un lavoro di 2500 J. Il calore scambiato vale

[a] 2550 J

[b] -2500 J

[c] -2500 kcal

[d] 2.5 kcal

[e] -598 J

Esercizio

Trasformazione isoterma Q=LCompressione L = -2500 J

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Quale di queste grandezze non è misurabile in joule nel Sistema

Internazionale SI?

[a] Lavoro

[b] Energia cinetica

[c] Energia potenziale gravitazionale

[d] Calore

[e] Temperatura assoluta

Esercizio

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SECONDO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA

Quando due corpi a temperature differenti sono posti in contatto termico, il passaggio spontaneo di calore è sempre dal corpo a temperatura più alta a quello a temperatura più bassa.

Una macchina termica è un dispositivo che trasforma calore in lavoro.

ENUNCIATO DI CLAUSIUS

È impossibile realizzare una macchina termica il cui solo risultato sia di produrre lavoro scambiando calore con una sola sorgente.

ENUNCIATO DI KELVIN

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FUNZIONAMENTO DI UNA MACCHINA TRMICA

La macchina assorbe calore (QA) dalla sorgente a tempertura maggiore (TA), compie un lavoro L e cede calore (QB) alla sorgente a temperatura minore (TB).

La conservazione dell’energia impone che:

QA = L + QB

Si definisce rendimento della macchina termica

€

η =L

QA

=QA − QB

QA

=1−QB

QA

Per il funzionamento di una macchina termica è fondamentale che esista una differenza di temperatura tra due sorgenti. Quando il calore passa dalla sorgente calda a quella fredda, la macchina termica può attingere a questo flusso e trasformarne una parte in lavoro. Maggiore è il suo rendimento maggiore è la quanttà di calore che la macchina trasforma in lavoro

Fis

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ino

Una macchina termica ha un rendimento del 25% e produce un

lavoro di 5000 J. La quantità di calore ceduta è

[a] 5 kJ

[b] 10 k J

[c] 15 kJ

[d] 20 kJ

[e] 25 kJ

Esercizio

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Una macchina termica ha un rendimento del 25% e produce un

lavoro di 5000 J. La quantità di calore ceduta è

[a] 5 kJ

[b] 10 k J

[c] 15 kJ

[d] 20 kJ

[e] 25 kJ

Esercizio

€

QB = QA − L =L

η− L

€

η =L

QA

€

QA =L

η

€

QB =5000J

0.25− 5000J = 20000J − 5000J =15000J

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ELETTROMAGNETISMO

Fis

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CARICA ELETTRICA

Tutto ciò che ha a che fare con l’elettricità trae origine da una proprietà della materia chiamata carica elettrica

In natura esistono due tipi di carica elettrica: positiva e negativa

>> Unita’ di misura nel S.I. C (Coulomb)

La carica elettrica non si crea ne’ si distrugge ma si trasferisce da un corpo all’altro

Fis

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ino

DOVE SI TROVA LA CARICA ELETTRICA?

I protoni (pp) hanno carica elettrica positiva

1.6 10-19 C

Gli elettroni (ee) carica elettrica negativa

-1.6 10-19 C

I neutroni (nn) sono neutri, ossia hanno carica elettrica nulla

Nel suo stato normale, un atomo contiene lo stesso numero di protoni e di elettroni, ed è quindi elettricamente neutro

Elettroni e nucleo si attraggono con una forza tanto più intensa quanto più sono vicini. Gli elettroni più esterni sono meno fortemente legati e possono in taluni casi allontanarsi dall’atomo di origine

Fis

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ino

INTERAZIONE TRA CARICHE

Questo vuol dire che oggetti carichi esercitano una forza l’uno sull’altro

+ q2

- q1

- q2

- q1

Oggetti con carica dello stesso segnosi respingono

Oggetti con carica di segno oppostosi attraggono

+q2

+q1

Fis

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ino

€

k = k0 = 9 ⋅109 N[ ] ⋅ m[ ]2

C[ ]2nel vuoto

nella materia r costante dielettrica relativa ε

k k

r

o=

Mezzo dielettrico r

Aria secca 1,0006

Carta comune 2

Gomma 2,2 - 2,5

Porcellana 4 – 7

Vetro 6 – 8

Acqua pura 81,07

Ossido di titanio 90 - 170

r = 1 nel vuoto

In tutti gli altri casir > 1

FORZA DI COULOMB

€

FCoulomb = kq1q2

r2

+ q2

- q1

r

(FC)12

(FC)21

Fis

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€

k = k0 = 9 ⋅109 N[ ] ⋅ m[ ]2

C[ ]2 =

1

4πε0

nel vuoto

nella materia r costante dielettrica relativa ε

k k

r

o=

Mezzo dielettrico r

Aria secca 1,0006

Carta comune 2

Gomma 2,2 - 2,5

Porcellana 4 – 7

Vetro 6 – 8

Acqua pura 81,07

Ossido di titanio 90 - 170

r = 1 nel vuoto

In tutti gli altri casir > 1

FORZA DI COULOMB

€

FCoulomb = kq1q2

r2

+ q2

- q1

r

(FC)12

(FC)21

0 = 8.8510-12 C2/(Nm2) costante dielettrica del

vuoto

Fis

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M

. O

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ino

La legge di Coulomb afferma che

[a] Luce e raggi X differiscono solo per la loro frequenza

[b] La forza tra due cariche e’ direttamente proporzionale alla distanza tra di loro

[c] La forza tra due cariche e’ inversamente proporzionale alla distanza tra di loro

[d] La forza tra due cariche e’ direttamente proporzionale al quadrato della distanza tra di loro

[e] La forza tra due cariche e’ inversamente proporzionale al quadrato della distanza tra di loro

Esercizio

Fis

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ino

La legge di Coulomb afferma che

[a] Luce e raggi X differiscono solo per la loro frequenza

[b] La forza tra due cariche e’ direttamente proporzionale alla distanza tra di loro

[c] La forza tra due cariche e’ inversamente proporzionale alla distanza tra di loro

[d] La forza tra due cariche e’ direttamente proporzionale al quadrato della distanza tra di loro

[e] La forza tra due cariche e’ inversamente proporzionale al quadrato della distanza tra di loro

Esercizio

€

FCoulomb = kq1q2

r2

€

FCoulomb ⋅r2 = kq1q2 = cos t

Fis

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ino

La costante dielettrica dell'acqua e' 80. Se due cariche

elettriche positive vengono poste ad una certa distanza in

acqua, esse, rispetto al vuoto:

[a] si respingono con una forza 6400 volte minore

[b] si attraggono con una forza 6400 volte minore

[c] si respingono con una forza 80 volte minore

[d] si attraggono con una forza 80 volte minore

[e] si comportano allo stesso modo

Esercizio

Fis

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ino

La costante dielettrica dell'acqua e' 80. Se due cariche

elettriche positive vengono poste ad una certa distanza in

acqua, esse, rispetto al vuoto:

[a] si respingono con una forza 6400 volte minore

[b] si attraggono con una forza 6400 volte minore

[c] si respingono con una forza 80 volte minore

[d] si attraggono con una forza 80 volte minore

[e] si comportano allo stesso modo

Esercizio

€

Fvuoto = k0

q1q2

r2

€

Facqua =k0

εr

q1q2

r2=

1

εr

k0

q1q2

r2=

1

εr

Fvuoto =1

80Fvuoto

Fis

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M

. O

bert

ino

FORZA DI COULOMB e ….

€

FCoulomb = k0

q1q2

r 2

Fis

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M

. O

bert

ino

FORZA DI COULOMB e ….

MA

• la forza che agisce tra due cariche elettriche e’ molto piu’ intensa la costante k è molto piu’ grande di G

• la forza che agisce tra due cariche elettriche e sia attiva sia repulsiva (attiva se le cariche hanno segno opposto, repulsiva se le cariche hanno lo stesso segno)

€

FCoulomb = k0

q1q2

r 2

€

FG = Gm1m2

r2

Fis

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M

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bert

ino

CAMPO (ELETTRICO)

Una massa M (es.Terra) genera intorno a se un CAMPO GRAVITAZIONALE

Effetto del campo:

una massa m risente di una forza attrattiva

M

Una massa e la carica perturbano lo spazio circostante!

m

Fis

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M

. O

bert

ino

CAMPO ELETTRICO

Una massa M (es.Terra) genera intorno a se un CAMPO GRAVITAZIONALE

Effetto del campo:

una massa m risente una carica q risente di una di una forza attrattiva forza attrattiva/repulsiva

M

Q

q

Una distribuzione di cariche Q genera intorno a se un CAMPO ELETTRICO (E)

Una massa e la carica perturbano lo spazio circostante!

m

Fis

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ino

CAMPO ELETTRICO GENERATO DA UNA CARICA PUNTIFORME

E non dipende dal valore della carica di prova q, ma solo dalla carica Q che lo genera!

€

rE =

r F

q

+Q

>> Unità di misura nel S.I. N/C€

E = F

q= k

Q

r2

€

E = F

q=

kqQ

r2

q= k

Q

r2

€

F

q

DEFINIZIONE GENERALE

Fis

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ino

CAMPO ELETTRICO GENERATO DA UNA CARICA PUNTIFORME

E non dipende dal valore della carica di prova q, ma solo dalla carica Q che lo genera!

€

rE =

r F

q

+Q

>> Unità di misura nel S.I. N/C€

E = F

q= k

Q

r2

€

E = F

q=

kqQ

r2

q= k

Q

r2

€

E

q

Fis

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M

. O

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ino

LINEE DI CAMPO (carica positiva)

+Q

E

Le linee di campo generate da una singola carica puntiforme positiva sono semirette uscenti dalla carica sorgente

Un metodo grafico per rappresentare il campo elettrico consiste nell’utilizzo di linee orientate dette linee di campo.

Fis

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M

. O

bert

ino


+Q

E



Campo elettrico ha direzione tangente alle linee di forza e verso concorde a queste ultime.

P

Fis

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M

. O

bert

ino


+Q

E


Dove le linee di forza sono più fitte (zona azzurra) il campo elettrico è più inteso; dove sono più rade (zona giallina) il campo elettrico è meno

intenso.


Campo elettrico ha direzione tangente alle linee di forza e verso concorde a queste ultime.

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

LINEE DI CAMPO (carica negativa)

+q

FE

–Q

Le linee di campo generate da una singola carica puntiforme negativa sono semirette entranti nella carica sorgente

-q

In generale le linee di campo:- partono da cariche positive o dall’infinito- terminano in cariche negative o all’infinito

Fis

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M

. O

bert

ino

CAMPO ELETTRICO GENERATO DA PIU’ CARICHE

Se in una regione di spazio sono presenti piu’ cariche elettriche il campo elettrico totale sara’, punto per punto, la somma vettorialedei campi elettrici generati dalle singole cariche in quel punto.

Dipolo elettrico

Fis

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. O

bert

ino

CAMPO ELETTRICO GENERATO DA PIU’ CARICHE

Se in una regione di spazio sono presenti piu’ cariche elettriche il campo elettrico totale sara’, punto per punto, la somma vettorialedei campi elettrici generati dalle singole cariche in quel punto.

Dipolo elettrico

€

E

Fis

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M

. O

bert

ino

CONDENSATORI A FACCE PIANE E PARALLELE

+ + + + + + + + + + + +

- - - - - - - - - - -

carica +Q

carica -Q

d

+ + + + + + + ++ + + + + + + +

- - - - - - - -- - - - - - - -

Un condensatore piano é un oggetto costituito da due lastre conduttrici dotate di carica opposta, poste una parallela all’altra ad una distanza d.

Fis

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M

. O

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ino

CAMPO E in CONDENSATORI A FACCE PIANE E PARALLELE

Il campo E tra le armature di in condensatore è:- ortogonale alle armature- uniforme

Esternamente alle armature è nullo.

+ + + + + + + + + + + +

- - - - - - - - - - -

carica +Q

carica -Q

d

+ + + + + + + ++ + + + + + + +

- - - - - - - -- - - - - - - -

Un condensatore piano é un oggetto costituito da due lastre conduttrici dotate di carica opposta, poste una parallela all’altra ad una distanza d.

€

E

Fis

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M

. O

bert

ino

CARICA in un CONSENSATORE

+ + + + + + + + + + + +

- - - - - - - - - - -

carica +Q

carica -Q

+ + + + + + + ++ + + + + + + +

- - - - - - - -- - - - - - - -

+q

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

CARICA in un CONSENSATORE

+ + + + + + + + + + + +

- - - - - - - - - - -

carica +Q

carica -Q

+ + + + + + + ++ + + + + + + +

- - - - - - - -- - - - - - - -

Una carica in un consensatore risente dell’azione di una forza che ha la stessa direzione del campo E

€

F = qE

Fis

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M

. O

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ino

LAB = UA - UB

Energia potenziale elettrica in B

ENERIA POTENZIALE ELETTRICA

Anche per la forza elettrica si puo’ definire un’energia potenziale (la forza elettrica e’ conservativa)

>> Unita’ di misura nel S.I. J

+ + + + + + + + + + + +

- - - - - - - - - - -

carica +Q

carica -Q

+ + + + + + + ++ + + + + + + +

- - - - - - - -- - - - - - - -

Una carica in un consensatore risente dell’azione di una forza che ha la stessa direzione del campo E- - - - - - - -

€

F = qEA

B

Fis

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M

. O

bert

ino

€

LAB = UA −UB = qVA − qVB = q ⋅(VA −VB )

La differenza di potenziale ΔV tra un punto A e un punto B dello spazio è il lavoro necessario per spostare la carica di 1 C da A a B

Potenziale elettrostatico in B:

POTENZIALE ELETTRICO

>> Unita’ di misura di V nel S.I. V (Volt) V=J/C

€

VB = UB

q

€

LAB = q ⋅ΔV

Differenza di potenziale tra i punti A e B

Fis

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. O

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ino

L’ELETTRONVOLT (ev)A livello atomico e subatomico si usa spesso un’unità pratica per l’energia: l’elettronvolt.

1 ev è la variazione di energia di un elettrone che attraversa una differenza di potenziale di 1V

€

1 eV = (1.6 ⋅10−19C) ⋅(1V ) =1.6 ⋅10−19 J

Fis

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M

. O

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ino

POTENZIALE ELETTRICO GENERATO DA UNA CARICA PUNTIFORME

€

V = kQ

r2

Il potenziale elettrico generato da una carica Q puntiforme ad una distanza r vale

Se abbiamo più cariche Q1, Q2, …QN il potenziale in un certo punto è dato dalla somma dei potenziali generati in quel punto dalle singole cariche

€

V = kQ1

r12 +k

Q2

r22 +... k

QN

rN2

Fis

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M

. O

bert

ino

Due cariche elettriche uguali e opposte si trovano ad una

distanza d. Quanto vale il potenziale elettrico nel punto di

mezzo tra le due cariche?

[a] Il doppo del potenziale dovuto ad ogni singola carica

[b] Zero

[c] Tende all’infinito

[d] Non è definito

[e] La metà del potenziale dovuto ad ogni singola carica

Esercizio

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

Due cariche elettriche uguali e opposte si trovano ad una

distanza d. Quanto vale il potenziale elettrico nel punto di

mezzo tra le due cariche?

[a] Il doppo del potenziale dovuto ad ogni singola carica

[b] Zero

[c] Tende all’infinito

[d] Non è definito

[e] La metà del potenziale dovuto ad ogni singola carica

Esercizio

€

V = kq

(d/2)2+k

(-q)

(d/2)2= k

q

(d/2)2- k

q

(d/2)2= 0

+q

-qP

Fis

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M

. O

bert

ino

Il lavoro fatto dalla forza elettrica per spostare la carica da A a B sarà

+ + + + + + + + + + + +

- - - - - - - - - - -

carica +Q

carica -Q

+ + + + + + + ++ + + + + + + +

- - - - - - - -- - - - - - - -

Indichiamo con d la distanza tra le armature e prendiamo A in prossimità dell’armatura positiva e B in prossimità dell’armatura negativa

- - - - - - - -

€

F = qE

A

Bd

CAMPO ELETTRICO IN UN CONDENSATORE

Fis

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M

. O

bert

ino

LAB = qEd = q(VA – VB)

CAMPO ELETTRICO IN UN CONDENSATORE

Il lavoro fatto dalla forza elettrica per spostare la carica da A a B sarà

+ + + + + + + + + + + +

- - - - - - - - - - -

carica +Q

carica -Q

+ + + + + + + ++ + + + + + + +

- - - - - - - -- - - - - - - -

Indichiamo con d la distanza tra le armature e prendiamo A in prossimità dell’armatura positiva e B in prossimità dell’armatura negativa

- - - - - - - -

€

F = qE

A

Bd

Ed = (VA – VB)

€

E =ΔV

d[E]=V/m

Fis

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M

. O

bert

ino

In un condensatore piano con d.d.p. = 100 volt e dielettrico il

vuoto, un elettrone si stacca dall'armatura negativa con

velocità nulla. Quale è la sua energia cinetica a metà della

traiettoria?

[a] 5000 eV

[b] 2500 eV

[c] 50 eV

[d] 25 eV

[e] 10 eV

Esercizio

Fis

ica -

M

. O

bert

ino




traiettoria?

[a] 5000 eV

[b] 2500 eV

[c] 50 eV

[d] 25 eV

[e] 10 eV

Esercizio

€

L = (Ec) fin − (Ec)in = (Ec) fin

€

L = f ⋅s = qEs = qEd

2= q

ΔV

2=1.6 ⋅10−19C

100V

2

Fis

ica -

M

. O

bert

ino




traiettoria?

[a] 5000 eV

[b] 2500 eV

[c] 50 eV

[d] 25 eV

[e] 10 eV

Esercizio

€

L = (Ec) fin − (Ec)in = (Ec) fin

€

L = f ⋅s = qEs = qEd

2= q

ΔV

2=1.6 ⋅10−19C

100V

2= 50eV

1 eV

Fis

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M

. O

bert

ino

CIRCUITI ELETTRICI

Generatore di differenza di potenziale

Dispositivo elettrico semplice

V=V1-V2-+

Per mantenere il moto delle cariche serve un generatore di differenza di potenziale (ΔV)

Spesso la differenza di potenziale viene anche chiamata forza elettromotrice (f.e.m.) o tensione

Generatore di differenza di potenziale

Fis

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M

. O

bert

ino

CORRENTE ELETTRICAIl moto ordinato di cariche elettriche (elettroni) all’interno di un materiale è detto CORRENTE ELETTRICA.

>> Unita’ di misura nel S.I. A (Ampere) C=As

t

qI

=

La corrente che scorre all'interno di un corpo non è qualcosa che viene dall'esterno: sono le cariche elettriche contenute in quel corpo che si muovono

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

PRIMA LEGGE DI OHM

>> Unita’ di misura di R nel S.I. (Ohm)

€

V = R ⋅ I

+

-ΔV R

Resistenza elettrica R(es. lampadina, stufa, ...) simbolo

Generatoredi tensione(pila, dinamo, ..)

I

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

Seconda legge di Ohm

Seconda legge di Ohm

Resistività:- caratteristica del materiale-dipende dalla temperatura

La resistenza elettrica di un conduttore di sezione S e lunghezza l si calcola come:

Unità di misura:• R = resistenza elettrica in • l = lunghezza del conduttore in m • S = sezione del conduttore (in m² - unità pratica mm²) • = resistività del conduttore (in ·m - unità pratica · cm)

l

S

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

(20°C) [ohm·cm]

conduttorimetallici

argento ....................................rame .........................................alluminio ................................ferro .........................................mercurio ..................................

1.62 10–6

0.17 10–5

0.28 10–5

1.10 10–5

9.60 10–5

conduttorielettrolitici

KCl (C=0.1 osmoli) ................liquido interstiziale ................siero (25°C) .............................liquido cerebrospinale (18°C)assoplasma di assone ............

85.4 60 83.33 84.03 200

germanio ...............................silicio .....................................

1.08 100

isolanti alcool etilico ........................acqua bidistillata ................membrana di assone .........vetro ....................................

3 105

5 105

109

1013

semiconduttori

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

La legge di Ohm dice che:

[a] La differenza di potenziale è direttamente proporzionale alla corrente

[b] La differenza di potenziale è inversamente proporzionale alla corrente

[c] La resistenza è direttamente proporzionale alla corrente

[d] La resistenza è inversamente proporzionale alla tensione

[e] La capacita’ è direttamente proporzionale alla corrente

Esercizio

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

La legge di Ohm dice che:

[a] La differenza di potenziale è direttamente proporzionale alla corrente

[b] La differenza di potenziale è inversamente proporzionale alla corrente

[c] La resistenza è direttamente proporzionale alla corrente

[d] La resistenza è inversamente proporzionale alla tensione

[e] La capacita’ è direttamente proporzionale alla corrente

Esercizio

€

V = R ⋅ I

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

Una batteria (di forza elettromotrice V) è collegata a una

resistenza R. La corrente che circola nel circuito è:

[a] VR

[b] V/R

[c] R/V

[d] R2V

[e] V2/R

Esercizio

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

Una batteria (di forza elettromotrice V) è collegata a una

resistenza R. La corrente che circola nel circuito è:

[a] VR

[b] V/R

[c] R/V

[d] R2V

[e] V2/R

Esercizio

€

V = R ⋅ I

€

I =ΔV

R

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

Ai capi di una resistenza di 50 ohm si applica una differenza di

potenziale di 100 V; l'intensità della corrente prodotta è:

[a] 500 A

[b] 2 A

[c] 0.5 A

[d] 150 A

[e] 50 A

Esercizio

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

Ai capi di una resistenza di 50 ohm si applica una differenza di

potenziale di 100 V; l'intensità della corrente prodotta è:

[a] 500 A

[b] 2 A

[c] 0.5 A

[d] 150 A

[e] 50 A

Esercizio

€

I =ΔV

R=

100V

50Ω= 2A

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

Un filo di lunghezza l e raggio r è percorso da corrente. Se il

raggio del filo raddoppia

[a] la resistenza del filo si dimezza

[b] la resistenza del filo non varia a patto che anche la lunghezza del filo raddoppi

[c] la resistenza del filo aumenta

[d] la resistività del filo si dimezza

[e] la resistività del filo non varia

Esercizio

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

Un filo di lunghezza l e raggio r è percorso da corrente. Se il

raggio del filo raddoppia

[a] la resistenza del filo si dimezza

[b] la resistenza del filo non varia a patto che anche la lunghezza del filo raddoppi

[c] la resistenza del filo aumenta

[d] la resistività del filo si dimezza

[e] la resistività del filo non varia

Esercizio

€

R1 = ρl

S= ρ

l

πr2

€

R2 = ρl

π (2r)2=

1

4ρ

l

πr2=

R1

4

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

I

+

-V ?

A

B

Lavoro compiuto dalle forze elettriche per portare una carica q da A a B:

(J) VqLAB =

Potenza elettrica

Potenza elettrica

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

I

+

-V ?

A

B


(J) VqLAB =

Potenza elettrica

Potenza elettrica

€

P =LAB

Δt=

qΔV

Δt= I ⋅ΔV [W]

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

I

+

-V ?

A

B


(J) VqLAB =

Potenza elettrica

Se tra A e B c’è un conduttore ohmico di resistenza R

R

VIRIVP

22 ===

ΔV=R·I

Potenza elettrica

I=ΔV/R

Effetto Joule: in una resistenza si trasforma energia elettrica in calore (R si scalda)

Q = RI2t

€

P =LAB

Δt=

qΔV

Δt= I ⋅ΔV

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

Una resistenza di 2 ohm e' attraversata da una corrente e la

potenza sviluppata e' di 18 W. Quanto vale la differenza di

potenziale ai capi della resistenza?

[a] 9 V

[b] 6 V

[c] 36 V

[d] 4.5 V

[e] 24 V

Esercizio

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

Una resistenza di 2 ohm e' attraversata da una corrente e la

potenza sviluppata e' di 18 W. Quanto vale la differenza di

potenziale ai capi della resistenza?

[a] 9 V

[b] 6 V

[c] 36 V

[d] 4.5 V

[e] 24 V

Esercizio

€

P =ΔV 2

R

€

V 2 = P ⋅R

€

V = P ⋅R = 18W ⋅2Ω = 36 V 2 = 6V

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

Indicando con P la potenza di un dispositivo elettrico e con t il

tempo in cui viene erogata energia, si ha maggiore consumo di

energia quando

[a] P=10W e t=5s

[b] P=20W e t=4s

[c] P=30W e t=3s

[d] P=40W e t=2s

[e] P=50W e t=1s

Esercizio

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

Indicando con P la potenza di un dispositivo elettrico e con t il

tempo in cui viene erogata energia, si ha maggiore consumo di

energia quando

[a] P=10W e t=5s

[b] P=20W e t=4s

[c] P=30W e t=3s

[d] P=40W e t=2s

[e] P=50W e t=1s

Esercizio

E = Pt = 10J/s 5s = 50 J [a] = 80 J [b] = 90 J [c] = 80 J [d] = 50 J [b]

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

La potenza dissipata da un conduttore ohmico di resistenza

elettrica R è data dalle formule W = VI = I2 R = V2/R. Quale

delle seguenti affermazioni è CORRETTA?

[a] raddoppiando la tensione applicata al conduttore la potenza dissipata raddoppia

[b] raddoppiando la corrente che passa nel conduttore la potenza dissipata raddoppia

[c] la resistenza del conduttore aumenta proporzionalmente al quadrato della tensione applicata

[d] la resistenza del conduttore non dipende nè dalla tensione nè dalla corrente

[e] la resistenza del conduttore diminuisce proporzionalmente al quadrato della corrente che lo attraversa

Esercizio

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

RESISTENZE IN SERIEDue o più resistenze sono collegate in serie quando sono percorse dalla stessa corrente I

€

Req = R1 + R2 + R3 + ...

La Req è maggiore delle singole resistenze Ri

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

RESISTENZE IN PARALLELODue o più resistenze sono in parallelo quando sono collegate alla stessa differenza di potenziale V

€

1

Req

=1

R1

+1

R2

+1

R3

+ ...

La Req è minore della più piccola delle singole resistenze Ri

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

Tra due morsetti A e B di un circuito elettrico sono collegate IN

PARALLELO tre resistenze: due da 200 ohm e una da 100

ohm. La resistenza equivalente tra A e B e’:

[a] uguale alla media delle resistenze

[b] uguale alla resistenza piu' piccola

[c] minore di ciascuna delle resistenze

[d] uguale alle resistenze piu' numerose

[e] uguale alla somma delle resistenze.

Esercizio

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

Tra due morsetti A e B di un circuito elettrico sono collegate IN

PARALLELO tre resistenze: due da 200 ohm e una da 100

ohm. La resistenza equivalente tra A e B e’:

[a] uguale alla media delle resistenze

[b] uguale alla resistenza piu' piccola

[c] minore di ciascuna delle resistenze

[d] uguale alle resistenze piu' numerose

[e] uguale alla somma delle resistenze.

Esercizio

€

1

Req

=1

100Ω+

1

200Ω+

1

200Ω=

4

200Ω=

1

50Ω

€

Req = 50Ω

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

Due lampadine ad incandescenza, entrambe da 60 W, sono

collegate in parallelo a V = 220V utilizzando una presa di casa.

Quale delle seguenti affermazioni è applicabile in questo caso?

[a] Entrambe le lampadine restano spente

[b] Si accendono entrambe ognuna con un’intensità luminosa metà di quando sono accese da sole

[c] Si accende solo una delle due lampadine

[d] Si accendono entrambe ognuna con un’intensità luminosa doppia di quando sono accese da sole

[e] Si accendono entrambe ognuna con la stessa intensità luminosa metà di quando sono accese da sole

Esercizio

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

Alla batteria di un’auto da 12 V vengono collegati in serie due

elementi resistivi così costituiti:

1. Due resistenze da 60 Ω e 120Ω collegate tra loro in parallelo

2. Una resistenza da 40Ω

Trascurando la resistenza dei conduttori, qual’è il valore più

probabile della corrente circolante nel circuito?

[a] 960 mA

[b] 54.5 mA

[c] 600 mA

[d] 66.6 mA

[e] 150 mA

Esercizio

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

Il valore della resistenza da aggiungere in parallelo alla

resistenza di carico R di un circuito elettrico per ridurne il valore

a 1/3 è:

[a] R

[b] 2*R

[c] R/2

[d] R/3

[e] R/4

Esercizio

Fisica - M. Obertino PRIMO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA La variazione di energia interna U di un...

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