Verifica sommativa 4E con soluzioni

1) Due fili conduttori paralleli di lunghezza infinita sono attraversati da due correnti dirette nello stesso verso di
modulo rispettivamente I1= 10 A e I2 = 20 A. La distanza tra i due fili è d= 12 cm.
a) quanto vale il campo magnetico in un punto a distanza intermedia tra i due fili.
b) esistono punti nello spazio circostante in cui il campo magnetico è nullo? Spiega
Si, perché i due campi magnetici generati dai due fili hanno versi opposti quindi il campo
risultante è nullo in un punto in cui essi hanno intensità uguale.
2) Un elettrone e un protone che viaggiano alla stessa velocità entrano in un campo magnetico uniforme in
direzione perpendicolare al campo.
a) Descrivi cosa succede alle traiettorie delle due particelle.
Sottoposte a forze che hanno lo stesso modulo, le due particelle percorrono traiettorie che si
incurvano, ma in versi opposti.
b) Quali sono le condizioni che si devono verificare affinché una carica puntiforme immersa in un campo
magnetico si muova di moto circolare uniforme?
La carica in movimento deve entrare in una zona di spazio con velocità perpendicolare alle linee di
un campo magnetico uniforme presente nella zona.
3) Una spira formata da filo conduttore flessibile è posta in un campo magnetico. Descrivi tre modi per indurre
nella spira una corrente elettrica.
Spostare la spira in modo da farla entrare e uscire dal campo magnetico;
ruotare la spira all’interno del campo magnetico;
variare l’intensità del campo magnetico mantenendo ferma la spira.
4) Hai a disposizione un campo magnetico uniforme e una matassa di filo conduttore. In che modo puoi disporli
per aumentare la forza elettromotrice indotta?
Si può avvolgere il filo a formare una bobina con molti avvolgimenti (grande N) e farla entrare e
uscire rapidamente dal campo magnetico (piccolo ∆t).
5) Supponi di fare ruotare una barra magnetizzata attorno a un asse perpendicolare passante per il suo centro.
Questo movimento può generare un campo elettrico indotto? Spiega.
Sì, perché il campo magnetico generato dalla barra varia nel tempo e quindi genera un campo
elettrico indotto.
6) In una zona di spazio priva di cariche elettriche libere è posto un solenoide in cui fluisce una corrente
elettrica che diminuisce nel tempo. All’interno del solenoide è presente un campo elettrico? Spiega.
Sì, perché c’è un campo magnetico variabile.
7) Può esistere un’onda elettromagnetica che presenta un campo elettrico oscillante e un campo magnetico
nullo? Spiega.
No, perché un campo elettrico variabile genera una corrente di spostamento e quindi un campo
magnetico diverso da zero.
8) Una sbarretta conduttrice scorre su due guide metalliche parallele appoggiate sopra un piano orizzontale e si
muove con velocità costante v = 20 cm/s. Le guide distano tra di loro 20 cm e sono collegate da un conduttore di
resistenza R = 2,0 Ω. La sbarretta si muove in un campo magnetico di intensità 0,50 T, perpendicolare al piano e
orientato come nella figura.
Calcola:
a) la forza elettromotrice indotta agli estremi della sbarretta.
b) l’intensità di corrente che l’attraversa.
c) la forza di attrito che agisce sulla sbarretta.
9) Una parte di un circuito (in figura) è costituita da tre resistori (R1 =100 Ω, R2 =200 Ω, R3 =300 Ω) e da un
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solenoide posto in aria. Questo è lungo 5 cm, ha una sezione circolare di 16 cm ed è formato da 1000 spire di
resistenza trascurabile.
All’interno del solenoide si trova un piccolo ago magnetico che, quando non vi è passaggio di corrente, è
perpendicolare all’asse del solenoide e risente soltanto del campo magnetico terrestre (Bt =
a) esponi brevemente le tue conoscenze riguardo al campo magnetico terrestre.
2 ⋅ 10 −5 T).
Cosa indica il fatto che a circuito aperto l’ago è perpendicolare all’asse del solenoide?
Indica che le linee del campo magnetico terrestre dal nord al sud sono orientate
perpendicolarmente all’asse del solenoide.
b) spiega il concetto di resistenza elettrica e il tipo di collegamento dei tre resistori R1, R2, R3 e calcola la
resistenza totale;
Per resistenza elettrica di un conduttore si intende quella grandezza fisica che misura la tendenza
del conduttore a opporsi al passaggio di una corrente elettrica al proprio interno.
c) spiega il concetto di induttanza e calcola l’induttanza del solenoide;
È la grandezza fisica che descrive quanto è intenso l’effetto dell’autoinduzione e rappresenta la
costante di proporzionalità tra il flusso del campo magnetico che attraversa il circuito e l’intensità
di corrente che fluisce nel circuito.
d) cosa succederà all’ago magnetico quando vi è passaggio di corrente nel circuito? (motiva la risposta)
A circuito chiuso e in condizioni di corrente continua, nel solenoide si stabilisce un ulteriore campo
magnetico, Bs, parallelo all’asse del solenoide. L’ago magnetico si dispone quindi lungo il campo
magnetico risultante B =Bt +Bs (somma vettoriale).
Puoi calcolare l’angolo che formerebbe con l’asse del solenoide?
(spiega in che modo potresti procedere e se sono necessari altri dati)
Essendo Bt e Bs perpendicolari si può utilizzare la trigonometria per calcolare l’angolo fra i due. In
B
particolare tgα = S ma in tal caso serve conoscere anche l’intensità del campo magnetico che si
Bt
genera nel solenoide.