Presentazione standard di PowerPoint - ba.infn.itbissaldi/Slides Lezioni Fisica 2...
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Esercizio 0.1
• Si determini il valore dell’accelerazione di gravità partendo dalla legge di
gravitazione universale, sapendo che la massa e il raggio della Terra
valgono rispettivamente mT = 5.98 · 1024 kg e rT = 6370 km.
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) – A.A.2017-2018 2
Esercizio 0.2
• Si calcoli la velocità di fuga di un corpo dal pianeta Giove, sapendo che la
massa e il raggio di Giove valgono rispettivamente mG = 19 · 1026 kg e
rG = 7 · 107 m.
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) – A.A.2017-2018 3
Esercizio 0.3
• Un satellite di massa m descrive un’orbita circolare intorno un pianeta di
massa M; il raggio dell’orbita è r ed il periodo T.
• Calcolare il valore della massa del pianeta e l’energia del satellite.
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) – A.A.2017-2018 4
Esercizio 1.1
Due sferette conduttrici uguali, di massa
𝒎 = 𝟐 ⋅ 𝟏𝟎−𝟑 𝒌𝒈 e carica 𝒒 = 𝟐 ⋅ 𝟏𝟎−𝟗 𝑪,
sono appese con due fili di lunghezza
𝑳 = 𝟏𝒎 come mostrato in figura.
1) Determinare la distanza 𝒙 e
l’angolo 𝜽 all’equilibrio,
assumendo 𝜽 piccolo.
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) – A.A. 2017-2018 5
Esercizio 1.2
• Si considerino due cariche, 𝒒𝟏 = +𝟖𝒒 e 𝒒𝟐 = −𝟐 𝒒. La prima si trova
nell’origine del sistema di riferimento, mentre la seconda si trova
sull’asse 𝒙 a distanza 𝑳.
1) In che punto si può collocare una terza carica positiva qualunque,
in modo che questa resti in equilibrio?
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) – A.A. 2017-2018 6
q1 q2
Lx
y
+ _
Esercizio 1.3
• Si considerino tre cariche positive uguali 𝒒𝟏 = 𝒒𝟐 = 𝒒𝟑 = 𝒒 posizionate
ai vertici di un triangolo equilatero di lato 𝒍.
• Determinare:
1) La forza elettrica agente su ognuna delle cariche;
2) Il campo elettrostatico al centro del triangolo.
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) – A.A. 2017-2018 7
Esercizio 1.4
• Si determini il campo elettrico
generato in un punto 𝑷 sull’asse 𝒛
da un ANELLO carico di raggio 𝑹
con densità di carica lineare 𝝀.
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) – A.A. 2017-2018 8
Esercizio 1.5
• Si determini il campo elettrico
generato in un punto 𝑷 sull’asse 𝒛
da un DISCO carico di raggio 𝑹
con densità di carica superficiale σ.
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) – A.A. 2017-2018 9
Esercizio 1.6
• Si determini il campo elettrostatico prodotto da due piani indefiniti
paralleli uniformemente carichi con densità superficiale l’uno +𝝈 e
l’altro −𝝈.
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) – A.A. 2017-2018 10
Esercizio 1.7
• Si determini il campo elettrico
generato in un punto 𝑷 sull’asse 𝒚
da un BACCHETTA DI PLASTICA
INCURVATA, avente una
carica −𝒒 distribuita uniformemente
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) – A.A. 2017-2018 11
Esercizio 1.8
• Si determini il campo elettrico generato da un’ASTA ISOLANTE
di lunghezza 𝒍, avente una carica −𝒒 distribuita uniformemente,
in un punto 𝑷 sullo stesso asse della bacchetta, a distanza 𝒂 da uno
degli estremi
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) – A.A. 2017-2018 12
x
P
L a
Esercizio 2.1
• Tre cariche uguali 𝒒𝟏 = 𝒒𝟐 = 𝒒𝟑 sono
disposte ai vertici di un triangolo
equilatero di lato 𝒍.
• Determinare:
1. Il potenziale al centro del triangolo;
2. L’energia potenziale elettrostatica
del sistema;
3. Il lavoro necessario a portare
una carica 𝒒𝟎 dal centro del triangolo
all’infinito.
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) - A.A. 2017-2018 13
𝒒𝟑
𝒒𝟏 𝒒𝟐𝒍
𝒍𝒍
Esercizio 2.2
• Si determinino il potenziale ed il campo
elettrico generati in un punto 𝑷 sull’asse 𝒛
da un ANELLO carico di raggio 𝑹
con densità di carica lineare 𝝀
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) - A.A. 2017-2018 14
Esercizio 2.3
• Si determinino il potenziale ed il
campo elettrico generato in un
punto 𝑷 sull’asse 𝒛 da un
DISCO carico di raggio 𝑹
con densità di carica superficiale 𝝈
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) - A.A. 2017-2018 15
Esercizio 2.4
• Si calcoli l’andamento del potenziale elettrostatico tra due piani indefiniti
paralleli indefinitamente carichi rispettivamente con densità
superficiale 𝝈 e −𝝈.
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) - A.A. 2017-2018 16
Esercizio 2.5
• Si calcoli il potenziale nel punto 𝑷
al centro di un quadrato
di lato 𝒍 = 𝟏. 𝟑 𝒎, supponendo
la seguente geometria:
• 𝒒𝟏 = +𝟏𝟐 𝒏𝑪
• 𝒒𝟐 = −𝟐𝟒 𝒏𝑪
• 𝒒𝟑 = +𝟑𝟏 𝒏𝑪
• 𝒒𝟒 = +𝟏𝟕 𝒏𝑪
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) - A.A. 2017-2018 17
𝒒𝟏 𝒒𝟐
𝒍
𝒍𝒍
𝒒𝟑 𝒒𝟒
𝒍
𝑷
Esercizio 2.6
• Si determini il potenziale generato da un’ASTA ISOLANTE carica di
lunghezza 𝑳, posta lungo l’asse 𝒙 e avente una carica 𝑸 distribuita
uniformemente, in un punto 𝑷 posto ad una distanza 𝒅 lungo l’asse 𝒚,
in corrispondenza di uno dei due estremi dell’asta.
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) - A.A. 2017-2018 18
xL
d
P
y
Esercizio 3.1
• Una carica 𝒒 è distribuita con densità superficiale 𝝈 costante su una
superficie sferica di raggio 𝑹.
1. Calcolare il campo elettrostatico e il potenziale nei punti all’interno e
all’esterno della superficie.
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) - A.A. 2017 - 2018 19
O r
𝑹 P
𝝈
Esercizio 3.2
• Una carica 𝒒 è distribuita con densità di carica volumetrica 𝝆 uniforme nel
volume di una sfera di raggio 𝑹.
1. Calcolare il campo elettrostatico e il potenziale nei punti
all’interno e all’esterno della superficie.
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) - A.A. 2017 - 2018 20
O r
𝑹 P
𝝆
Esercizio 3.3
• Calcolare il campo elettrostatico 𝑬
generato da una carica distribuita
con densità lineare 𝝀 su un filo
indefinito.
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) - A.A. 2017 - 2018 21
Esercizio 3.4
• Calcolare il campo elettrostatico 𝑬
generato da una carica distribuita
con densità superficiale 𝝈
su una lamina isolante.
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) - A.A. 2017 - 2018 22
Esercizio 3.5
• Una particella dotata di carica 𝒒 e massa 𝒎 si trova in prossimità di un
piano orizzontale isolante carico con densità di carica uniforme 𝝈 in cui è
praticato un foro circolare di raggio 𝑹 e centro 𝑪.
1. Si calcoli l’altezza 𝒉𝟎 rispetto a 𝑪 del
punto lungo l’asse del foro in cui
la particella è in equilibrio.
2. Se la particella è inizialmente ferma
lungo l’asse ad un’altezza 𝒉𝟎
𝟐rispetto
a 𝑪, osservando che la particella
attraversa il centro del foro,
quale sarà la sua velocità?
(𝒒 = 𝟏 𝒏𝑪, 𝒎 = 𝟏𝒎𝒈, 𝝈 = 𝟏𝝁𝑪
𝒎𝟐, 𝑹 = 𝟏𝒎)
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) - A.A. 2017 - 2018 23
𝑪𝑹
𝒒
𝝈
Esercizio 4.1
• Due sfere conduttrici rispettivamente di raggio 𝑹𝟏 e 𝑹𝟐 sono posti a
distanza molto grande rispetto ai raggi e sono unite da un filo conduttore.
La carica complessiva è 𝒒.
Definiamo 𝒒𝟏 la carica distribuita con densità uniforme 𝝈𝟏 sulla superficie
𝚺𝟏 della prima sfera e 𝒒𝟐 la carica distribuita con densità uniforme 𝝈𝟐 sulla
superficie 𝚺𝟐 della seconda sfera. Si trascuri la carica che si trova sul filo.
1. Determinare i valori delle due cariche 𝒒𝟏 e 𝒒𝟐.
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) 24
Esercizio 4.2
• Determinare la capacità del condensatore sferico
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) 25
++
+
++
+
+
+
––
–
–
–
–
–
–
–r
𝑹𝟏
𝑹𝟐
𝑹𝟑+
+
+
+
+
+
+
+
+
Esercizio 4.3
• Determinare la capacità di un condensatore piano con le armature distanti h
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) 26
+ + + + + + + + + + + + + + + +
– – – – – – – – – – – – – – – – –
h
+q
–q
Esercizio 4.4
• Ai capi di 3 condensatori in serie c’è una
differenza di potenziale Δ𝑽 = 𝑽𝑩 − 𝑽𝑨 = 𝟏𝟎𝟎 𝐕.
La capacità equivalente del sistema
è 𝑪𝒆𝒒 = 𝟏𝟎𝟎 𝒑𝑭.
1. Calcolare i valori delle capacità 𝑪𝟏, 𝑪𝟐, 𝑪𝟑affinchè rispetto a 𝑽𝑨 sia V1 = 𝟓𝟎 𝑽 e
V2 = 𝟕𝟎 𝑽.
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) 27
𝑽𝑩
𝑽𝟐
𝑽𝟏
𝑽𝑨
𝑪𝟏
𝑪𝟐
𝑪𝟑
Esercizio 4.5
• Calcolare la differenza di potenziale e la capacità equivalente di un
condensatore piano con armature di area 𝜮 distanti 𝒉 e caricato con
carica 𝒒𝟎, contenente al suo interno una lastra dielettrica di spessore 𝒔 < 𝒉
e avente la stessa area delle armature del condensatore.
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) 28
+ + + + + + +
– – – – – – – –
𝒔 𝒉
Esercizio 4.6
• Si supponga di cominciare ad inserire di un tratto 𝒙 una lastra dielettrica
di spessore 𝒉 che occupi tutto lo spazio tra le armature quadrate di lato 𝒍
del condensatore piano. Si calcolino:
1. La forza 𝑭 con cui la lastra è
risucchiata all’interno
del condensatore.
2. Il lavoro complessivo 𝑾
compiuto dalla forza.
3. L’energia erogata da
un generatore durante tale processo.
[Dati del problema: 𝒍 = 𝟐𝟎 𝒄𝒎, 𝒉 = 𝟏 𝒄𝒎, κ = 𝟒, 𝑽 = 𝟓𝟎𝟎 𝑽]
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) 29
+ + + + +
– – – – –
𝒉
Esercizio 4.7
• Una sfera conduttrice di raggio 𝑹 avente carica 𝒒, è immersa in un
dielettrico indefinito di costante dielettrica relativa κ.
1. Determinare le espressioni
in funzione di 𝒓 dei vettori
a) 𝑫
b) 𝑬
c) 𝑷
2. Determinare l’espressione della carica
di polarizzazione 𝒒𝑷
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) 30
++
+
++
+
+
+r
𝑹
𝒖𝒓
𝒖𝒏𝑬
𝒖𝒏
κ
Esercizio 4.8
• Tra le armature di area 𝚺 = 𝟏𝟏𝟓 𝐜𝐦𝟐 di un condensatore piano, distanti
𝒉 = 𝟏. 𝟐𝟒 𝒄𝒎, viene inserito un dielettrico di spessore 𝒔 = 𝟎. 𝟕𝟖 𝒄𝒎 e
costante dielettrica relativa κ = 𝟐. 𝟔𝟏. Prima dell’inserimento della lastra
dielettrica, il condensatore è stato caricato a 𝚫𝑽𝟎 = 𝟖. 𝟖𝟓 𝑽 e tenuto
isolato.
1. Qual è la d.d.p. dopo l’inserimento del dielettrico?
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) 31
Esercizio 5.1
• Un conduttore cilindrico di rame, avente sezione di area 𝜮 = 𝟒𝒎𝒎𝟐,
è percorso da una corrente di intensità 𝒊 = 𝟖 𝑨.
1. Calcolare la velocità di deriva degli elettroni,
sapendo che nel rame 𝒏 = 𝟖. 𝟒𝟗 ∙ 𝟏𝟎𝟐𝟖 𝒆𝒍𝒆𝒕𝒕𝒓𝒐𝒏𝒊/𝒎𝟑
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) - A.A. 2017-2018 32
𝜮
𝐁
𝑬
+ −
+ 𝒋
Esercizio 5.2
• La resistività del rame alla temperatura 𝒕 = 𝟐𝟎°𝑪 è 𝝆 = 𝟏. 𝟔𝟕 ∙ 𝟏𝟎−𝟖 𝛀𝐦.
Si calcolino:
1. Il valore del campo elettrico 𝑬 necessario a mantenere in un conduttore di
rame una densità di corrente 𝒋 = 𝟐𝑨
𝒎𝒎𝟐.
2. Il tempo medio e il cammino libero medio fra due urti successivi.
[𝒆 = 𝟏. 𝟔 ∙ 𝟏𝟎−𝟏𝟗𝑪, 𝒏 = 𝟖. 𝟒𝟗 ∙ 𝟏𝟎𝟐𝟖𝒆𝒍𝒆𝒕𝒕𝒓𝒐𝒏𝒊/𝒎𝟑, 𝒗𝑭 = 𝟏. 𝟓𝟖 ∙ 𝟏𝟎𝟔𝒎/𝒔]
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) - A.A. 2017-2018 33
Esercizio 5.3
• Nella rete elettrica di resistori collegati come in figura, i valori delle
resistenze sono 𝑹𝟏 = 𝟑 𝛀 e 𝑹𝟐 = 𝟗 𝛀.
Tra i terminali 𝑨 e 𝑩 è applicata una d.d.p. 𝑽 = 𝑽𝑨 − 𝑽𝑩 = 𝟏𝟕. 𝟒 𝑽.
1. Calcolare la resistenza equivalente del circuito
e la potenza spesa nel circuito stesso.
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) - A.A. 2017-2018 34
𝑹𝟏
𝑹𝟏
𝑹𝟐
𝑹𝟐
𝑹𝟏 𝑹𝟐
𝑨 𝑪 𝑫
𝑩 𝑭 𝑬
Esercizio 5.4
Partitore resistivo
• Nel circuito in figura si trova un
generatore reale di f.e.m. Ɛ = 𝟏𝟎𝟎 𝑽
e resistenza interna 𝒓 = 𝟏𝟎 𝛀.
Esso è collegato a tre resistori
in serie di valori 𝑹𝟏 = 𝟒𝟎 𝛀,
𝑹𝟐 = 𝟓𝟎 𝛀 e 𝑹𝟑 = 𝟏𝟎𝟎 𝛀.
1. Calcolare la d.d.p. ai capi di ciascun
resistore e ai capi del generatore.
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) - A.A. 2017-2018 35
Ɛ
𝒓
𝒊𝑹𝟑
𝑹𝟐
𝑹𝟏
Esercizio 5.5
• I fusibili dei circuiti sono costituiti da un filo metallico progettato in modo da
fondere, interrompendo il circuito, se la corrente che lo attraversa supera un
certo valore.
• Supponiamo che il materiale usato per il fusibile fonda quando la densità di
corrente supera il valore di 𝒋𝒎𝒂𝒙 = 𝟒𝟒𝟎𝑨
𝒄𝒎𝟐.
1. Che diametro deve avere il filo, di forma cilindrica, affinché limiti la
corrente a 𝒊𝒎𝒂𝒙 = 𝟎. 𝟓 𝑨 ?
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) - A.A. 2017-2018 36
Esercizio 5.6
• Un filo di resistenza 𝑹 = 𝟔 𝛀 viene stirato sino ad allungarsi di 3 volte.
1. Qual è la nuova resistenza del filo nell’ipotesi che resistività e
volume del filo non siano cambiati?
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) - A.A. 2017-2018 37
Esercizio 5.7
• Un elemento riscaldante viene fatto funzionare mantenendo una d.d.p.
di Δ𝑽 = 𝟕𝟓 𝑽 su un filo conduttore di sezione 𝚺 = 𝟐. 𝟔 ∙ 𝟏𝟎−𝟔 𝒎𝟐 e
resistività di 𝝆 = 𝟓 ∙ 𝟏𝟎−𝟕𝛀𝐦.
1. Se l’elemento dissipa 𝑷 = 𝟓𝟎𝟎𝟎𝑾, qual è la lunghezza del filo?
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) - A.A. 2017-2018 38
Esercizio 6.1
• In un circuito chiuso a forma di semicirconferenza di raggio 𝑹 fluisce una
corrente di intensità 𝒊. Il circuito è contenuto nel piano 𝒙𝒚 con il tratto
rettilineo 𝑷𝑸 parallelo all’asse 𝒙 ed è immerso in un campo magnetico 𝑩
uniforme parallelo all’asse 𝒚.
1. Calcolare la forza magnetica sul tratto rettilineo e su quello curvo.
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) - A.A. 2017-2018 39
𝑩
𝒊 𝑹
𝑷 𝑸𝑶𝒙
𝒚
Esercizio 6.2
• Un fascio di elettroni viene accelerato da fermo con una differenza di
potenziale 𝑽 = 𝟓𝟎𝟎 𝑽 e inviato in una regione in cui agisce un campo
magnetico 𝑩 uniforme, perpendicolare alla direzione di volo degli elettroni.
Gli elettroni descrivono una circonferenza di raggio 𝒓 = 𝟏𝟎 𝒄𝒎.
1. Determinare il valore di 𝑩.
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) - A.A. 2017-2018 40
Esercizio 6.3
1. Si calcolino l’intensità e la direzione di 𝑩 necessari a far levitare un filo di
rame avente densità per unità di lunghezza 𝝆𝑳 = 𝟒𝟔. 𝟔𝒈
𝒎e percorso da
una corrente 𝒊 = 𝟏𝟓 𝑨 uscente nel foglio come in figura.
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) - A.A. 2017-2018 41
𝒎𝒈
𝒊i
Esercizio 7.1
• Due lunghi fili posti a distanza 𝒅 = 𝟓𝟎 𝒄𝒎 sono percorsi da correnti di
uguale intensità 𝒊 = 𝟏𝟓 𝑨, dirette in verso opposto.
1. Calcolare il campo magnetico risultante nel punto 𝑷, equidistante dai fili
(𝑹 = 𝟒𝟎 𝒄𝒎), in modulo, direzione e verso.
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) - A.A. 2017-2018 42
∙
X
Esercizio 7.2
• Ricavare il campo magnetico prodotto da un FILO RETTILINEO INDEFINITO
di raggio 𝑹 e percorso da una corrente di intensità 𝒊, in funzione della
distanza 𝒓 dall’asse del filo, applicando la legge di Ampère.
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) - A.A. 2017-2018 43
𝒊
𝑹
𝒓
Esercizio 7.3
• Ricavare il campo magnetico prodotto da un SOLENOIDE RETTILINEO
INDEFINITO, applicando la legge di Ampère.
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) - A.A. 2017-2018 44
𝑪
𝑫𝑨
𝑩
𝒉
𝑩
Esercizio 7.4
• Ricavare il campo magnetico prodotto da un SOLENOIDE TOROIDALE
percorso da corrente 𝒊 e costituito da 𝑵 spire avvolte attorno ad una
superficie a forma di ciambella, applicando la legge di Ampère.
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) - A.A. 2017-2018 45
𝑩
𝒊
𝒓
Esercizio 7.5
• In un cilindro conduttore cavo di raggi interni 𝒂 = 𝟐 𝒄𝒎 e raggio esterno
𝒃 = 𝟒 𝒄𝒎 scorre una corrente uscente rispetto il piano della figura con
densità di corrente non uniforme secondo la legge 𝒋 = 𝒄 𝒓𝟐 con
𝒄 = 𝟑 ∙ 𝟏𝟎𝟔𝑨/𝒎𝟒.
1. Quanto vale 𝑩 in un punto distante 𝒅 = 𝟑 𝒄𝒎 dal centro?
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) - A.A. 2017-2018 46
𝒂
𝒃
𝒅
Esercizio 7.6
• Un solenoide toroidale è riempito di un materiale avente permeabilità
magnetica relativa κ𝒎.
1. Calcolare i campi 𝑩, 𝑯, ed 𝑴 nel suo interno.
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) - A.A. 2017-2018 47
𝑩
𝒊
𝒓
Esercizio 8.1
• Una spira rettangolare di larghezza 𝒍 = 𝟑𝒎 e altezza 𝒉 = 𝟐𝒎 è immersa
in un campo magnetico variabile e non uniforme con espressione
𝑩 = 𝟒 𝒕𝟐 𝒙𝟐 ed entrante nel foglio.
1. Calcolare il valore della f.e.m. e la direzione della corrente indotta al
tempo 𝒕 = 𝟎. 𝟏 𝒔.
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) - A.A. 2017-2018 48
x x x
x x x
x x x
x
x
x
𝒍
𝒉
𝑩
Esercizio 8.2
• Una bobina costituita da 𝑵 = 𝟏𝟎𝟎 spire di area 𝚺 = 𝟏𝟎𝟎 𝒄𝒎𝟐 e resistenza
complessiva 𝑹 = 𝟓 𝛀 è posta tra le espansioni polari di un elettromagnete e
giace in un piano ortogonale alle linee di 𝑩. Il campo magnetico, uniforme
nei punti di 𝚺, varia nel tempo aumentando linearmente dal valore zero al
valore 𝑩𝟎 = 𝟎. 𝟖 𝑻 in un tempo 𝒕𝟎 = 𝟏𝟎 𝒔.
1. Calcolare la f.e.m. indotta nella bobina e il lavoro totale speso
nel tempo 𝒕𝟎.
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) - A.A. 2017-2018 49
𝑩
𝑵
𝑹
Esercizio 8.3
• Una bobina piatta è formata da 𝑵 = 𝟑𝟎𝟎𝟎 spire di area 𝚺 = 𝟒 ∙ 𝟏𝟎−𝟐 𝒎𝟐
e resistenza complessiva 𝑹 = 𝟏𝟎𝟑 𝛀. Essa è posta in un piano orizzontale e
viene ribaltata. La carica messa in moto durante il processo è
𝒒 = 𝟗. 𝟔 ∙ 𝟏𝟎−𝟔 𝑪.
1. Calcolare il valore della componente normale del campo magnetico
terrestre.
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) - A.A. 2017-2018 50
Esercizio 8.4
1. Calcolare l’induttanza di un solenoide toroidale a sezione rettangolare di
lati 𝒂 e 𝒃, raggio interno 𝑹, avente 𝑵 spire avvolte in maniera compatta.
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) - A.A. 2017-2018 51
𝒂
𝒃
𝒓
𝑹
Esercizio 8.5
1. Calcolare l’induttanza per unità di lunghezza di un solenoide rettilineo
indefinito con 𝒏 = 𝟏𝟎𝟑 spire per metro e sezione e sezione 𝜮 =
𝟏𝟎−𝟐 𝒎𝟐.
2. Come cambia tale valore se all’interno del solenoide viene inserito un
materiale avente permeabilità magnetica κ𝒎 = 𝟏𝟎𝟑?
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) - A.A. 2017-2018 52
Esercizio 8.6
1. Calcolare l’energia magnetica di un solenoide toroidale a sezione
rettangolare di lati 𝒂 e 𝒃, raggio interno 𝑹, avente 𝑵 spire avvolte in
maniera compatta.
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) - A.A. 2017-2018 53
Esercizio 8.7
• Un cavo coassiale è costituito da due
superfici cilindriche coassiali di raggi 𝑹𝟏 e
𝑹𝟐.
Una corrente 𝒊 fluisce in un verso del
conduttore interno e in verso opposto nel
conduttore esterno.
1. Calcolare l’induttanza e l’energia
magnetica per unità di lunghezza del
cavo.
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) - A.A. 2017-2018 54
𝑹𝟏
𝑹𝟐
𝒊
𝒊𝒓
𝒂
𝑩
𝒅𝒓
Esercizio 8.8
• In corrispondenza del centro di un solenoide indefinito, avente 𝒏𝟏 spire per
unità di lunghezza, e avente area 𝚺𝟏, è posta una bobina costituita da 𝑵𝟐
spire e avente area 𝚺𝟐 > 𝚺𝟏.
1. Calcolare il coefficiente di mutua induzione.
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) - A.A. 2017-2018 55
𝚺𝟏
𝚺𝟐
𝒏𝟏
𝑵𝟐
Esercizio 8.9
• Una bobina compatta 𝑺𝟏, composta da 𝑵𝟏 spire di raggio 𝒓𝟏, è alimentata
da un generatore Ɛ𝟏 che fa circolare una corrente 𝒊𝟏.
Una seconda bobina compatta 𝑺𝟐, costituita da 𝑵𝟐 spire di raggio r2 ≪ 𝒓𝟏è posta nell’intorno del centro della prima bobina. L’angolo tra i versori
normali 𝒖𝟏 e 𝒖𝟐 delle due bobine è 𝜽. Un generatore inserito nel circuito 𝑺𝟐fa circolare una corrente 𝒊𝟐 = 𝒊𝟎 𝒄𝒐𝒔 𝝎𝒕 .
1. Calcolare la f.e.m. indotta
nella bobina 𝑺𝟏.
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) - A.A. 2017-2018 56
𝒖𝟏
𝜽 𝒖𝟐
Ɛ𝟏
𝒊𝟐 𝒕
Esercizio 8.10
• Un condensatore piano con armature
circolari di raggio 𝑹 è collegato ad un
generatore che stabilisce tra le armature il
campo elettrico 𝑬 = 𝑬𝟎 𝒔𝒆𝒏 𝝎𝒕, con
𝑬𝟎 = 𝟏𝟎𝟑 𝑽/𝒎 e 𝝎 = 𝟏𝟎𝟕𝒓𝒂𝒅/𝒔.
Per un generico istante 𝒕, calcolare:
1. Il campo magnetico 𝑩 all’interno del
condensatore in funzione della distanza 𝒓
dall’asse.
2. La f.e.m. indotta in un solenoide toroidale
di raggio medio 𝒓′ = 𝟏𝟎 𝒄𝒎 e area
𝚺′ = 𝟑 𝒄𝒎𝟐 con 𝑵 = 𝟔𝟎𝟎 spire,
coassiale alle armature.
Elisabetta Bissaldi (Politecnico di Bari) - A.A. 2017-2018 57
𝑬𝒓
𝑩𝑩