Lezione 2
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MATHESIS _ ROMA CORSO di AGGIORNAMENTO di FISICA ELETTROMAGNETISMO LEZIONE N. 2 RELATORE : SERGIO SAVARINO I.T:T. “COLOMBO” via Panisperna, 255 24 febbraio 2016 Campo magnetico Forza di Lorentz: F=i·l·B ̝ Flusso del campo magnetico Flusso del campo magnetico attraverso una superficie chiusa Amaldi Fisica vol.3 parag. 10.3 Circuitazione del campo magnetico Legge di Ampère: Circuitazione del campo magnetico Legge di Faraday- Neumann- Lenz: Walker: Fisica vol. 3 E5 69 Analisi ‘Bottom- up’ P=m·g= Fel-mag=i·l·B Walker: Fisica vol. 3 Tensione alternata Valori efficaci: Potenza = i2·R = R·i02 ·sen2ωt Pmedia = R·i02 ·(sen2ωt)m = R ω=2f = R Ieff 2 Circuito resistivo V ed i sono in fase Circuito capacitivo V=I·Xc i precede v di ¼ di ciclo V i = q’ = L’elemento capacitivo oppone resistenza maggiore per frequenze minori = ·cos 2f·t = ·cos 2f·t Circuito induttivo L’elemento induttivo oppone resistenza maggiore per frequenze maggiore Equazioni di Maxwell Legge di Gauss per il campo elettrico Legge di Gauss per il campo magnetico Legge di Faraday-Neumann-Lenz Legge di Ampère In uno spazio privo di cariche e di correnti Legge di Gauss per il campo elettrico Legge di Gauss per il campo magnetico Legge di Faraday-Neumann-Lenz Legge di Ampère Legge di Ampère difficoltà. Circuitazione lungo , con superficie A: Circuitazione lungo , con superficie B: Corrente di spostamento Maxwell Nella forma più generale Onde elettromagnetiche Legge di Faraday Legge di Ampère Simulazione gennaio 2016 soluzione Simulazione gennaio 2016 soluzione Simulazione gennaio 2016 soluzione Simulazione gennaio 2016 Bueche Jerde Corso di fisica vol.3 Cap. 7 pag.250 In un’onda elettromagnetica il campo possiede un’intensità massima di 1,4· e una frequenza pari a 5· Hz. Quando essa colpisce un’antenna il campo magnetico induce una f.e.m. nella bobina. Quest’ultima, che ha un solo avvolgimento e un’area di 25 cm² , è orientata perpendicolarmente al campo magnetico dell’onda. Calcolare la f.e.m. massima indotta nella bobina. Analisi Top - Down Bueche Jerde Corso di fisica vol.3 Cap. 7 pag.250 Bmax=1,4·10-11 f=5·108 A=25·10-4 ω=2/T Bueche Jerde Corso di fisica vol.3 Cap. 7 pag.250 L’intensità della luce solare nello strato alto dell’atmosfera è circa 1,4 kW/m² . Questo valore è noto come costante solare. Supponendo che il Sole irradi energia isotropicamente, qual è la potenza totale emessa (detta anche luminosità del Sole)? Analisi Bottom-Up Energia Potenza Intensità Energia Condensatore: Induttore: Potenza Pistantanea= I²·R=[I0 sen(ωt)] ²·R Pmedia =Ieff²·R Densità di Energia Densità di Energia Intensità Halliday Resnick cap.41 probl. 27 Fisica 2 Un aereo a 10 km di quota da una stazione trasmittente riceve un segnale di 10 μW/m². Calcolare : a) Il campo elettrico medio b) Il campo magnetico medio c) La potenza totale irradiata dal trasmettitore, supponendo che questo irradi isotropicamente e che la terra sia un assorbitore perfetto. Quantità di moto Pressione media: Forza Pressione Walker vol. 3 E7 n.82 Un laser produce un raggio di luce di circa 1,0 mm di diametro. La potenza media è di circa 0,75 mW. Trova: a. L’intensità media b. L’intensità di picco c. La densità di energia media d. Se il raggio viene riflesso da uno specchio, trova la la massima forza che il raggio può esercitare su di esso e. Descrivi l’orientamento del raggio relativamente allo specchio nel caso di massima forza. Tipler vol.3 cap.27 n.9 A che frequenza la reattanza di un condensatore da 10,0 μF sarebbe uguale a quella di un induttore di 1,0 mH? C=10,0 μF L=1.0 mH f= 1592 Hz = 1,6 kHz Olimpiadi fisica nazionale 1998 Il dispositivo in fig. può essere adoperato per determinare la velocità delle onde elettromagnetiche nel vuoto, dedotta dalle equazioni di Maxwell. Esso è composto da una leva ai cui bracci sono posti la piastra superiore del condensatore C1 e dall’altra una spira circolare in cuoi può scorrere corrente. I condensatori, caricandosi e scaricandosi, consentono il passaggio di corrente nel circuito. In assenza di tensione elettrica la leva è in equilibrio. Al circuito (resistenze trascurabili) viene applicata una tensione sinusoidale a bassa frequenza … V(t)=V0 cosωt. Si regolano la C2 e le distanze relative fra i piatti di C1 e tra le spire in modo che la forza elettr. fra le armature e quella magnetica fra le spire siano equilibrate. In queste condizioni, si può determinare la velocità della luce in funzione dei parametri geometrici del sistema a,b, h, delle capacità C1 e C2 e della pulsazione ω della tensione applicata. Si può assumere ε=ε0 e μ=μ0 . a) Dopo aver disegnato il circuito equivalente, assumendo che anche i termini induttivi siano trascurabili, calcola la corrente che scorre nelle spire . b) Calcola la forza con cui si attirano le armature del condensatore C1 carico con la carica Q, nell’ipotesi che sia s<<a. c) Calcola la forza con cui si attirano le spire, nell’ipotesi che il raggio sia assai maggiore della distanza tra le spire. d) Determina la velocità c delle onde elettromagnetiche in funzione dei parametri geometrici a, b, h, delle capacità C1 e C2 e della pulsazione angolare ω, assumendo che, a causa dell’inerzia del sistema, si possono considerare le medie temporali delle forze elettriche e magnetiche. a) ispire = ? b) F(C1 carico Q) =? V(t)=V0 cosωt C1 C2 L0 c) F(spire)=? d) c=? Fel = Fmag V(t)=V0 cosωt C1 C2 L0 Simulazione 11 marzo 2015 “Un generatore ideale” Testo soluzione Problema n 2 Simulazione Gennaio 2016 Testo e soluzione
