Svolgi i seguenti 24 esercizi sull'induzione elettromagnetica scrivendo tutti i passaggi sul quaderno. Per i problemi numerici riporta sempre i dati, la formula utilizzata, i calcoli con le unità di misura e una breve frase di commento sul risultato. Per le domande aperte motiva ogni affermazione facendo riferimento alle leggi di Faraday-Neumann e di Lenz. Negli esercizi a scelta indica la lettera corretta, mentre per i 'vero/falso' giustifica la tua risposta in una riga.
- Quale grandezza compare a denominatore nella formula della legge di Faraday-Neumann?
- A) L'area della spira
- B) Il tempo
- C) La resistenza del circuito
- D) La permeabilità magnetica del vuoto
- L'unità di misura del flusso magnetico nel Sistema Internazionale è:
- A) Il tesla (T)
- B) Il weber (Wb)
- C) L'henry (H)
- D) Il volt (V)
- Una spira è immersa in un campo magnetico costante nel tempo. La corrente indotta nella spira è:
- A) Nulla, perché il flusso non varia
- B) Massima, perché il campo è massimo
- C) Proporzionale al valore di B
- D) Pari a B · A diviso la resistenza
- Nel tubo di rame dentro cui cade un magnete cilindrico, il magnete scende lentamente perché:
- A) Il rame è ferromagnetico e attira il magnete
- B) Le correnti indotte nel tubo creano un campo che si oppone al moto
- C) La forza di gravità è ridotta dal campo magnetico
- D) L'aria è espulsa dal tubo e fa attrito
- La legge di Lenz è una conseguenza diretta del principio di conservazione dell'energia.
- Vero / Falso
- Una bobina con grande induttanza si oppone in modo trascurabile alle rapide variazioni di corrente.
- Vero / Falso
- In un trasformatore ideale la potenza in ingresso è uguale alla potenza in uscita.
- Vero / Falso
- La f.e.m. cinetica indotta in una sbarra che si muove perpendicolarmente a un campo B con velocità v si calcola con B · L · v.
- Vero / Falso
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Il fenomeno per cui una variazione di flusso magnetico genera una forza elettromotrice in un circuito si chiama ___ elettromagnetica.
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L'unità di misura dell'induttanza nel Sistema Internazionale è l'___, simbolo H.
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Le correnti indotte che si chiudono in vortici dentro un conduttore massiccio si chiamano correnti ___.
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In un trasformatore ideale il rapporto fra le tensioni del primario e del secondario è uguale al rapporto fra il numero di ___.
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Associa ogni grandezza fisica alla relativa unità di misura del Sistema Internazionale. | Colonna A | Colonna B | |---|---| | Flusso magnetico | Tesla (T) | | Campo magnetico | Henry (H) | | Induttanza | Volt (V) | | Forza elettromotrice | Weber (Wb) |
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Associa ogni scienziato al suo contributo all'induzione elettromagnetica. | Colonna A | Colonna B | |---|---| | Michael Faraday | Verso della corrente indotta e conservazione dell'energia | | Heinrich Lenz | Formulazione quantitativa della legge dell'induzione | | Franz Neumann | Studio delle correnti parassite nei conduttori massicci | | Léon Foucault | Scoperta sperimentale dell'induzione nel 1831 |
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Una spira circolare di raggio 8,0 cm si trova in un campo magnetico uniforme perpendicolare al suo piano. Il campo passa da 0,40 T a 1,20 T in 0,50 s in modo uniforme. Calcola la f.e.m. media indotta nella spira.
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Una sbarra metallica lunga 25 cm si muove con velocità costante di 4,0 m/s perpendicolarmente a un campo magnetico uniforme di 0,60 T. Calcola la f.e.m. cinetica indotta agli estremi della sbarra e la corrente che circola se la sbarra chiude un circuito di resistenza 0,30 Ω.
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Una bobina ha 200 spire e induttanza pari a 0,50 H. La corrente che la attraversa diminuisce da 3,0 A a 0,5 A in 0,10 s. Calcola la f.e.m. di autoinduzione che si manifesta ai capi della bobina.
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Un trasformatore ideale ha 1500 spire al primario e 75 spire al secondario. Al primario è applicata una tensione alternata di 220 V e una corrente efficace di 0,30 A. Calcola la tensione e la corrente al secondario.
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Una spira quadrata di lato 15 cm è immersa in un campo magnetico di 0,80 T che forma un angolo di 60° con la normale al piano della spira. La spira ruota fino a che il campo diventa perpendicolare al piano in un tempo di 0,20 s. Calcola la f.e.m. media indotta.
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Spiega in poche righe perché la legge di Lenz è necessaria per garantire la conservazione dell'energia nei fenomeni di induzione.
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Descrivi il funzionamento di un piano cottura a induzione utilizzando il concetto di correnti parassite.
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Confronta in modo dettagliato la legge di Faraday-Neumann e la legge di Lenz, mostrando come si integrino per descrivere completamente l'induzione elettromagnetica. Fornisci almeno un esempio quotidiano in cui entrambe le leggi sono evidenti.
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Progetta un piccolo esperimento didattico per dimostrare la legge di Lenz utilizzando materiali facilmente reperibili. Descrivi il materiale necessario, la procedura passo passo, l'osservazione attesa e la spiegazione fisica del fenomeno osservato.