LICEO SCIENTIFICO “CAVOUR” COMPITO DI FISICA PER LA

LICEO SCIENTIFICO “CAVOUR”
COMPITO DI FISICA PER LA CLASSE 5D
Durata della prova 1 ora
1)Nel circuito rappresentato in figura la pila fornisce una
differenza di potenziale di 12 V e le tre resistenze hanno
uguale valore ( 100 Ω).
a)Calcola il valore dell’intensità di corrente che attraversa ciascuna resistenza quando
□
□
□
□
Gli interruttori sono entrambi aperti
Gli interruttori sono entrambi chiusi
E’ chiuso solo il primo
E’ chiuso solo il secondo
b)calcola la differenza di potenziale ai capi di ciascuna resistenza quando è chiuso solo il secondo
interruttore
2) Un filo di lunghezza L pari a 2 metri e di diametro pari a 2 mm dissipa una potenza termica P
pari a
1,6 mW quando è collegato con un generatore di tensione che fornisce 40 mV.
Calcolare la resistività del materiale di cui è costituito il filo e la corrente che lo attraversa.
VERO o FALSO?
In un circuito elettrico alimentato da un generatore di forza elettromotrice costante = 5V e
resistenza interna nulla sono inserite in serie due resistenze R1 ed R2
Stabilisci il valore di verità delle seguenti affermazioni valutando anche la validità delle eventuali
motivazioni.
La potenza dissipata nel circuito è
□ maggiore se le due resistenze sono inserite in parallelo perché nel circuito passa una corrente
di intensità maggiore
□ maggiore se le due resistenze sono inserite in serie perché il percorso della corrente è più
lungo
□ è la stessa sia che le resistenze siano inserite in serie , sia che siano inserite in parallelo
perché è legata alle proprietà dei conduttori a livello microscopico
LICEO SCIENTIFICO “CAVOUR”
COMPITO DI FISICA PER LA CLASSE 5D
durata della prova 1 ora
Fig.1
1)Con riferimento alla figure seguenti si sa che la f.e.m. del generatore, di
resistenza interna trascurabile, è di 15V e che
Che valore si legge sul voltmetro, in ciascuno dei due casi?
( Si trascuri anche la resistenza el voltmetro)
Fig.2
2)Con riferimento alla Fig.1, calcolare il valore di R affinché la potenza dissipata globalmente nel circuito
sia di 1,5 W.
a)Quale delle due resistenze dissipa maggiore potenza?E se le due resistenze fossero tra loro collegate in
parallelo?
b)Per ottenere la massima intensità di corrente conviene
□ Inserire le due resistenze in serie
□ Inserire le due resistenze in parallelo
□ Inserire solo la maggiore
□ Inserire solo la minore.
c) Per ottenere la massima potenza conviene
□ Inserire le due resistenze in serie
□ Inserire le due resistenze in parallelo
□ Inserire solo la maggiore
□ Inserire solo la minore.
3) VERO o FALSO?
Stabilisci il valore di verità delle seguenti affermazioni , portando opportune motivazioni.
Una resistenza viene collegata, attraverso un amperometro, ad una batteria di f.e.m Ve resistenza
interna r.
In seguito i suoi estremi vengono collegati con un filo di rame corto e spesso. Di conseguenza
□ la resistenza complessiva del circuito diminuisce
□ la corrente che attraversa l'amperometro non varia, ma la corrente del circuito passa quasi tutta
nel filo di rame
□ l'amperometro non segnala passaggio di corrente
□ la corrente che attraversa l'amperometro aumenta e la maggior parte passa nel filo di rame
SOLUZIONI
COMPITO A
1) Interruttori entrambi aperti:
R1 ed R2 in serie→Rtotale = 200Ω
Corrente i= 60mA
Interruttori entrambi chiusi:
R1 è cortocircuitata R2 è messa in parallelo con R →Rtotale = 50Ω
Corrente totale i= 240mA→i1=0 i2=i3= 120 mA ( la corrente si divide dopo il nodo)
Primo interruttore chiuso e secondo aperto
R è collegata in parallelo col blocco delle due resistenze R 1 ed R2 collegate tra loro in serie
Ovvero una resistenza di 200Ω in parallelo con una di 100Ω
Le due resistenze in serie sono attraversate da una corrente paria a 12/200
i1=i2=60mA
La terza resistenza è attraversata da una corrente i3pari a 12/100 = 120m A
A, quindi
( poiché Rtotale =200/3 Ω la corrente complessiva è i= 180mA
la corrente dopo il nodo si dirama in modo che le intensità siano inversamente proporzionali alle
resistenze)
Primo interruttore aperto e secondo chiuso:
R1 in serie con il blocco di R2 ed R collegate tra loro in parallelo
Ovvero una resistenza di 100Ω in serie con una di 50Ω
Rtotale =150Ω
Corrente totale i= 80mA→i1= 80mA i2= i3= 40mA
La tensione di ingresso si ripartisce nel rapporto 2 a 1.
Caduta di tensione ai capi di R1 =8V
Caduta di tensione ai capi di R2 e di R = 4V
2)
Ω
da cui
Ωm
Il valore dell’intensità di corrente che attraversa il filo può essere calcolato mediante la legge di Ohm
I=V/R = 40mA
o mediante la relazione P=Vi→i=P/V = 40 mA
3)
Poiché la tensione di ingresso è sempre la stessa, la potenza dissipata P=V*I è direttamente proporzionale alla corrente
che attraversa il circuito.
Pertanto il valore massimo si ha quando le due resistenze sono collegate in parallelo(resistenza minore e intensità di
corrente maggiore)
COMPITO B
1)Nel primo caso la tensione di ingresso si ripartisce in modo direttamente proporzionale alle resistenze
ovvero nel rapporto 2/3. Risolvendo il sistema
Si trova V1 = 6 V e V2 =9 V
Quindi sul voltmetro si legge 9 volt
Nel secondo caso il sistema di 3 resistenze in parallelo equivale ad un’unica resistenza di valore R/3, ovvero pari alla
metà di Ro,quindi la tensione di ingresso si ripartisce nel rapporto ½ , cioè 5 V e 10V.
Sul voltmetro si legge 5 volt
2)Potenza dissipata
Da cui
Poiché
Ω
Ω
a)Poiché le due resistenze sono attraversate dalla stessa intensità di corrente, la resistenza maggiore, quindi R, dissipa
maggiore potenza ( P = i2R)
Se invece fossero collegate in parallelo ( P = V2/R), essendo uguale la differenza di potenziale,
dissiperebbe maggior potenza la minore
b) per ottenere la massima intensità di corrente si deve rendere minima la resistenza, quindi le resistenze
vanno collegate in parallelo.
c) poiché P=V*i, quando è massima l’intensità è massima anche la potenza, quindi anche in questo
caso si devono collegare le due resistenze in parallelo.
3) In pratica la resistenza R è collegata in parallelo con una resistenza molto bassa, poiché la lunghezza è piccola e la
sezione è grande. La resistenza equivalente è minore di R
Quindi la corrente che attraversa l'amperometro aumenta e la maggior parte passa nel
filo di rame
la resistenza complessiva del circuito diminuisce VERO
la corrente che attraversa l'amperometro non varia, ma la corrente del circuito passa quasi tutta nel
filo di rame FALSO
l'amperometro non segnala passaggio di corrente FALSO
la corrente che attraversa l'amperometro aumenta e la maggior parte passa nel filo di rame VERO