Problemi sul Magnetismo _25 05 2009_

Università della Calabria
Corso di Laurea in Ingegneria
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ESERCITAZIONI DI FISICA GENERALE
25/05/2009
PROBLEMI SUL MAGNETISMO
1) In figura si illustrano gli elementi essenziali di uno spettrometro di massa, utile a
misurare la massa di uno ione. La sorgente S produce uno ione di massa m e carica q.
Lo ione inizialmente fermo viene accelerato dal campo elettrico presente con
differenza di potenziale V. Lo ione lascia S ed entra in una camera di separazione ove
è presente un campo magnetico B uniforme e perpendicolare al cammino dello ione. Il
campo magnetico piega la traiettoria dello ione facendole assumere forma
semicircolare e mandandolo a colpire una lastra fotografica (che rimane
impressionata) a distanza x dalla fenditura d’ingresso. Supponiamo che in un certo
esperimento sia B = 80.00 mT, V = 1000V e la carica dello ione q = +1.6 x 10-19 C,
e che sia x = 1.625 m. Qual è la massa dei singoli ioni in unità di massa atomica (1 u.m.a. = 1.660 x 10-27 kg)?
2) Un elettrone ha un’energia cinetica di 22.5 eV e si muove attraverso un campo magnetico B di modulo pari 4.55 x
10-4 T. l’angolo tra la direzione di B e quella velocità v dell’elettrone è 65.5°. Qual è il passo ( per passo si intende la
distanza, lungo la direzione di B durante un periodo T di rivoluzione) della traiettoria elicoidale seguita dall’elettrone?
3) Un filo rettilineo orizzontale di rame è percorso da un corrente i = 28 A. Qual è l’intensità e la direzione del campo
magnetico B necessaria a «far galleggiare» il filo, cioè a bilanciare il suo peso? La densità lineare del rame è 46.6 g/m.
4) La figura mostra un tratto di filo con
un arco centrale, posto in un campo
magnetico
uniforme
B
diretto
normalmente verso l’esterno del piano
della figura. Se il filo è percorso da una
corrente i, qual è la forza magnetica
risultante F che agisce su di esso?
5) Nei voltmetri e amperometri analogici la lettura è indicata dallo spostamento di una lancetta su una scala. Questi
strumenti funzionano misurando il momento torcente esercitato da un campo magnetico su un filo percorso da corrente.
La bobina è lunga 2.1 cm e larga 1.2 cm; ha 250 avvolgimenti ed è montata in modo che possa ruotare attorno al proprio
asse in un campo magnetico radiale uniforme con B = 0.23 T. Per qualsiasi orientazione della bobina, il campo
magnetico netto attraverso la bobina è perpendicolare al vettore normale alla bobina stessa. Una molla a spirale fornisce
un momento torcente di richiamo che bilancia il momento torcente magnetico, in modo che una data corrente
stazionaria i nella bobina provochi una deflessione angolare . Se una corrente di 100 A produce una deviazione
angolare di 28°, quale deve essere la costante di torsione k della molla ? ( = k
- versione angolare della Legge di
Hooke)
6) Due lunghi fili paralleli sono percorsi dalle correnti i1 e i2 con versi opposti. Qual è l’intensità e la direzione del
campo magnetico risultante nel punto P formante un triangolo rettangolo isoscele con le sezioni dei due fili? Si assumano i seguenti valori: i1 =15 A, i2 =32 A, e d= 5.3 cm.
7) Un filo è percorso da una corrente i e consiste di un arco circolare, di raggio R e angolo al centro pari a /2 rad, e di
due tratti rettilinei i cui prolungamenti si intersecano nel centro C dell’arco. Quanto vale il campo magnetico prodotto
dalla corrente nel punto C ?
8) La figura mostra tre circuiti composti di archi circolari concentrici (semicerchi o quarti di cerchio di raggio r, 2r o 3r)
e tratti rettilinei radiali. La corrente è uguale in tutti e tre. Ordinateli secondo i valori decrescenti dell’intensità di campo
magnetico nel centro di curvatura.
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Prof. Alessandro Fantini
A.A. 2008/2009
Esercitazioni di Fisica Generale