Svolgi con attenzione i seguenti esercizi sul potenziale elettrico e sui condensatori. Per i problemi numerici riporta sempre la formula utilizzata, i passaggi intermedi e l'unità di misura corretta del risultato. Negli esercizi a risposta aperta motiva sempre la tua scelta facendo riferimento alle definizioni e alle leggi studiate.
- L'unità di misura del potenziale elettrico nel Sistema Internazionale è il volt. A quale combinazione di unità fondamentali corrisponde un volt?
- A) Un coulomb diviso per un joule (C/J)
- B) Un joule diviso per un coulomb (J/C)
- C) Un joule moltiplicato per un coulomb (J·C)
- D) Un newton diviso per un coulomb (N/C)
- In un condensatore piano la capacità aumenta se si avvicinano fra loro le armature, mantenendo invariata l'area e il dielettrico interposto.
- Vero / Falso
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Quando due condensatori di capacità C₁ e C₂ sono collegati in parallelo, la capacità equivalente è data da C_eq = ___ , mentre quando sono collegati in serie vale la relazione 1/C_eq = 1/C₁ + 1/C₂.
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Associa a ciascuna grandezza fisica la formula corretta che la esprime per un condensatore o per il campo di una carica puntiforme. | Colonna A | Colonna B | |---|---| | Capacità di un condensatore | W = ½·C·ΔV² | | Energia immagazzinata in un condensatore | V = kQ/r | | Potenziale di una carica puntiforme a distanza r | C = ε·S/d | | Capacità di un condensatore piano | C = Q/ΔV |
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Un condensatore piano ha armature quadrate di lato 8 cm, separate da uno strato di aria spesso 0,5 mm. Viene collegato a una batteria che fornisce una differenza di potenziale di 20 V. Calcola la capacità del condensatore, la carica accumulata su un'armatura e l'energia immagazzinata. Assumi ε₀ = 8,85·10⁻¹² F/m.
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Tre condensatori di capacità C₁ = 4 μF, C₂ = 6 μF e C₃ = 12 μF sono collegati come segue: C₁ e C₂ sono in parallelo fra loro, e il loro insieme è collegato in serie con C₃. Calcola la capacità equivalente del sistema e, se ai capi dell'intero sistema applichiamo una differenza di potenziale di 30 V, determina la carica complessiva fornita dal generatore.
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Spiega per quale motivo, lungo una superficie equipotenziale, il campo elettrico non compie lavoro sulle cariche che vi si muovono. Collega la tua risposta alla relazione tra direzione del campo e direzione di spostamento.
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Un condensatore carico viene scollegato dalla batteria e poi le sue armature vengono allontanate fra loro. Discuti in modo approfondito come variano carica, capacità, differenza di potenziale, campo elettrico fra le armature ed energia immagazzinata, motivando ogni affermazione con le formule studiate.