Svolgi gli esercizi sul quaderno, scrivendo formule e unità di misura. Negli esercizi a risposta chiusa motiva sempre la scelta. Per i problemi numerici usa k = 9·10⁹ N·m²/C² e ε0 = 8,85·10⁻¹² F/m, e riporta i risultati con due cifre significative.
- L'unità di misura del potenziale elettrico nel Sistema Internazionale è:
- A) Il newton su coulomb (N/C)
- B) Il volt (V), equivalente a J/C
- C) Il farad (F)
- D) Il joule per metro (J/m)
- Le linee del campo elettrico sono sempre tangenti alle superfici equipotenziali.
- Vero / Falso
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Per una carica puntiforme Q sorgente del campo, il potenziale a distanza r vale V = ___ ·Q/r e tende a zero all'infinito per convenzione.
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In un condensatore piano collegato a una pila, se raddoppio la distanza fra le armature mantenendo costante la differenza di potenziale, la capacità:
- A) Raddoppia
- B) Resta invariata
- C) Si dimezza
- D) Si riduce a un quarto
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Associa ciascuna grandezza alla corrispondente formula o definizione. | Colonna A | Colonna B | |---|---| | Capacità di un condensatore piano | W = ½·C·V² | | Energia di un condensatore carico | V = k·Q/r | | Potenziale di una carica puntiforme | XC = 1/(ωC) | | Reattanza capacitiva | Ceq = C1 + C2 + … | | Capacità equivalente in parallelo | C = ε·S/d |
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Due cariche puntiformi q1 = +3 μC e q2 = −2 μC sono fissate nei vertici A e B di un segmento lungo 20 cm. Calcola il potenziale elettrico nel punto medio M del segmento.
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Tra due lastre piane parallele distanti 5 mm c'è una differenza di potenziale di 200 V. Il modulo del campo elettrico tra le lastre è:
- A) 1,0·10³ V/m
- B) 4,0·10⁴ V/m
- C) 2,0·10⁵ V/m
- D) 1,0·10⁶ V/m
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Spiega in 4-5 righe perché inserire un dielettrico tra le armature di un condensatore ne aumenta la capacità.
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Collegando due condensatori in serie la capacità equivalente è sempre minore della capacità più piccola fra i due.
- Vero / Falso
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L'energia immagazzinata in un condensatore di capacità C alla differenza di potenziale V vale W = ___ ·C·V².
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Un condensatore piano nel vuoto ha armature di area S = 200 cm² distanti d = 1,0 mm. Calcola la capacità, la carica accumulata se collegato a una batteria da 9,0 V e l'energia immagazzinata.
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Tre condensatori uguali da 6 μF sono collegati in parallelo. La capacità equivalente del sistema è:
- A) 2 μF
- B) 6 μF
- C) 9 μF
- D) 18 μF
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Abbina ciascuna situazione fisica al comportamento corretto delle superfici equipotenziali. | Colonna A | Colonna B | |---|---| | Carica puntiforme isolata | Piani paralleli alle lastre | | Lastre piane parallele cariche | La superficie del conduttore è equipotenziale | | Conduttore carico in equilibrio | Cilindri coassiali al filo | | Filo rettilineo carico molto lungo | Sfere concentriche centrate sulla carica |
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Descrivi in modo organico cosa accade all'energia immagazzinata in un condensatore carico, isolato dal generatore, quando aumentiamo manualmente la distanza fra le armature. Spiega come variano capacità, carica, differenza di potenziale e energia, motivando ogni passaggio con le formule.
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Un condensatore C1 = 4 μF e un condensatore C2 = 12 μF sono collegati in serie ai capi di una batteria da 24 V. Determina la capacità equivalente, la carica su ciascun condensatore e la differenza di potenziale ai capi di ciascuno.