Svolgi gli esercizi sul quaderno mostrando tutti i passaggi e le unità di misura. Per i problemi numerici usa k = 9·10⁹ N·m²/C² e ε0 = 8,85·10⁻¹² F/m. Quando un esercizio richiede una formula, scrivila prima in forma simbolica e poi sostituisci i valori numerici.
- Il potenziale elettrico è una grandezza:
- A) vettoriale, con direzione e verso
- B) scalare, descritta da un solo numero con segno
- C) tensoriale di rango 2
- D) sempre positiva in ogni punto dello spazio
- Una carica positiva libera tende a muoversi spontaneamente verso punti a potenziale crescente.
- Vero / Falso
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L'unità di misura del potenziale elettrico nel SI è il ___, equivalente a un joule diviso un coulomb.
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La capacità di un condensatore piano nel vuoto vale C = ε0·S/d. Se raddoppio la distanza d tra le armature, la capacità:
- A) raddoppia
- B) resta invariata
- C) si dimezza
- D) si riduce a un quarto
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Associa ogni grandezza alla sua unità di misura nel SI. | Colonna A | Colonna B | |---|---| | Potenziale elettrico | farad (F) | | Capacità | joule (J) | | Energia immagazzinata | coulomb (C) | | Carica elettrica | volt (V) |
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Una carica puntiforme Q = 4 µC è posta nell'origine. Calcola il potenziale elettrico nel punto P distante 30 cm dalla carica.
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Su una superficie equipotenziale il lavoro del campo elettrico per spostare una carica è nullo.
- Vero / Falso
- Un elettrone (q = −1,6·10⁻¹⁹ C) attraversa una differenza di potenziale ΔV = 100 V e viene accelerato. L'energia cinetica acquisita vale:
- A) 1,6·10⁻¹⁷ J
- B) 1,6·10⁻¹⁹ J
- C) 100 J
- D) 6,25·10²⁰ J
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Il campo elettrico è sempre ___ alle superfici equipotenziali e orientato verso i potenziali decrescenti.
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Un condensatore piano ha armature di area S = 200 cm² separate da d = 1 mm di aria. Calcola la capacità del condensatore nel vuoto.
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Due condensatori, C1 = 6 µF e C2 = 3 µF, sono collegati in serie. La capacità equivalente vale:
- A) 9 µF
- B) 4,5 µF
- C) 2 µF
- D) 18 µF
- Nel collegamento in parallelo, tutti i condensatori hanno la stessa differenza di potenziale ai loro capi.
- Vero / Falso
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L'energia elettrostatica immagazzinata in un condensatore di capacità C caricato a una tensione ΔV vale W = ½·C·___.
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Un condensatore di capacità C = 50 µF viene caricato collegandolo a una pila da 24 V. Determina la carica accumulata e l'energia immagazzinata.
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Inserendo tra le armature di un condensatore un dielettrico con εr = 4, la capacità:
- A) si riduce a un quarto
- B) si dimezza
- C) raddoppia
- D) quadruplica
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Spiega in poche righe perché la superficie di un conduttore in equilibrio elettrostatico è una superficie equipotenziale.
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Due cariche puntiformi q1 = +5 nC e q2 = −2 nC sono poste rispettivamente nei punti A(0;0) e B(0,4 m;0). Calcola il potenziale elettrico nel punto P(0,2 m;0).
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Associa ogni formula alla grandezza che permette di calcolare. | Colonna A | Colonna B | |---|---| | V = k·Q/r | Capacità di un condensatore piano nel vuoto | | C = ε0·S/d | Lavoro del campo su una carica | | W = q·ΔV | Energia immagazzinata nel condensatore | | W = ½·Q²/C | Potenziale di carica puntiforme |
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Tre condensatori uguali da 9 µF sono collegati in parallelo. La capacità equivalente vale:
- A) 3 µF
- B) 9 µF
- C) 18 µF
- D) 27 µF
- In serie, la capacità equivalente è sempre maggiore della più grande delle capacità collegate.
- Vero / Falso
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Un condensatore piano con armature distanti 2 mm è collegato a una pila da 100 V. Calcola l'intensità del campo elettrico uniforme tra le armature, supposto perpendicolare a esse.
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Confronta il comportamento di un condensatore in corrente continua, una volta raggiunto il regime, con il suo comportamento in corrente alternata. Cita la grandezza reattanza e spiega come essa contribuisca all'impedenza del circuito.
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Due condensatori C1 = 4 µF e C2 = 6 µF sono collegati in parallelo e l'insieme è connesso a una pila da 20 V. Calcola la capacità equivalente, la carica complessiva accumulata e l'energia totale immagazzinata.
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Descrivi sul quaderno il funzionamento di un defibrillatore cardiaco mettendo in evidenza il ruolo del condensatore: come viene accumulata l'energia, come viene rilasciata e quali grandezze fisiche entrano in gioco nel ciclo carica-scarica.