Esercizi: energia elettrica (e altre grandezze elettriche).
1. Una carica di 20 C attraversa in 1,25 minuti un filo
metallico di 0,30 cm2 di sezione; una carica di 30 C attraversa
in 1,52 minuti un altro filo di 0,450 cm2 di sezione. In quale
dei due fili l’intensità di corrente è maggiore e di quanto?
13. In un circuito elementare con una lampadina sono inseriti
un voltmetro e un amperometro, che indicano rispettivamente
11,9 ± 0,2 V e 212 ± 4 mA. Calcola la resistenza della
lampadina e la potenza assorbita, con le incertezze.
2. Una lampadina, accesa per 5 minuti, viene attraversata
dalla carica di 180 C. Qual è l’intensità della corrente che
l’attraversa? Quanta carica l’attraverserebbe se restasse
accesa per mezz’ora? In quanto tempo viene percorsa dalla
carica di 1C?
14. Su ogni lampadina sono indicati la potenza e il voltaggio
da utilizzare, per esempio 100 W - 220 V. Calcola l’intensità
della corrente che circola nel filamento della lampadina
accesa e la resistenza del filamento.
3. Un filo metallico è percorso da una corrente di 500 mA.
Quanti elettroni devono passare in 2 minuti attraverso una
sezione trasversale di questo filo per produrre tale intensità di
corrente?
4. Un piccolo giocattolo assorbe da una pila al nichel-cadmio
da 3 V una corrente di 50 mA. Durante 10 minuti di attività
quanta carica elettrica passa nel circuito e quanta energia
viene fornita al giocattolo dalla pila?
5. Quanto tempo occorre per scaldare 80 litri d’acqua da 20°C
a 60°C in uno scaldabagno elettrico che trasforma energia con
la potenza di 1500 W? Qual è la corrente che attraversa il
circuito, se la tensione di rete è 220 V? In realtà il tempo che
si impiega è maggiore di quello calcolato: perché?
6. Una carica di 105 C è stata fatta circolare in un circuito da
un generatore che fornisce la tensione di 20 V. Quanto lavoro
ha compiuto, in joule e in kWh? Per quanto tempo ha
circolato se la corrente media in quel circuito è stata di 2A?
Qual è la potenza sviluppata?
7. Quanto vale l’intensità della corrente elettrica che passa in
una lampadina da 100 W se la tensione di rete è 220 V?
8. Un motore solleva 120 mattoni al minuto, ciascuno della
massa di 2 kg, dal suolo a un’altezza di 20 m. Supponendo
che le perdite di calore del motore siano trascurabili, quanta
energia elettrica assorbe il motore? Se la tensione di rete è
380 V, quanto vale la corrente media che attraversa il motore?
9. Una stufa elettrica libera nell’ambiente circostante 150
calorie al secondo. Se la stufa è attraversata dalla corrente di
2,85 A, quanto vale la differenza di potenziale ai suoi capi?
15. La verifica sperimentale della seconda legge di Ohm,
anche se concettualmente semplice, richiederebbe la raccolta
di un grande numero di dati sperimentali. Perché?
16. Un filo di rame è lungo 10 m ed ha il diametro di 0,5 mm.
Calcola la resistenza del filo di rame e la resistenza di un filo
di costantana avente le stesse dimensioni. Quanto dovrebbe
essere lungo il filo di costantana per avere la stessa resistenza
del filo di rame?
17. Un filo di alluminio lungo 2 m e avente la sezione di 1
mm2 è percorso dalla corrente di 500 mA. Calcola la tensione
applicata agli estremi del filo.
18. Ai capi di un filo di costantana, lungo 2 m e di sezione
pari a 1mm2, è applicata la d.d.p. di 6V. Calcola la corrente
che percorre il filo e l’energia dissipata dal conduttore, sotto
forma di calore, in 10 minuti. Calcola di quanto si
innalzerebbe la temperatura di 250 g di acqua contenuta in un
bicchiere se il filo, avvolto a spirale, fosse immerso
nell’acqua per 10 minuti applicandogli sempre la stessa d.d.p.
19. Una vecchia stufa elettrica da 1 kW, costruita per essere
alimentata alla tensione di 125 volt (usata in passato in Italia),
viene per errore collegata alla rete (220 V). Stabilite cosa
avviene.
20. Riguardo al circuito in figura si hanno le seguenti
informazioni: R1= 20 Ω, R2= 24 Ω; l'amperometro A1 segna
1,0 A e l'amperometro A2 segna 0,4 A.
Determina, motivando sinteticamente i vari passaggi del tuo
ragionamento, il valore della resistenza R 3 e la d.d.p. tra i
punti P e Q.
10. In una centrale termoelettrica si bruciano ogni secondo 50
kg di combustibile di potere calorifico 4·107 J/kg. La centrale
produce la potenza elettrica di 800 MW. Qual è il rendimento
energetico della centrale, in altri termini, quale percentuale
dell’energia chimica che entra nel sistema ne esce sotto forma
di energia elettrica?
11. Utilizzando la prima legge di Ohm, dimostra le relazioni
per la potenza elettrica in cui compare la resistenza,
verificando che P=i2·R e P=V2/R.
12. Trova il fattore di conversione tra le due unità di misura
della resistività, Ω·m e Ω·mm2/m.
21. Una saldatrice elettrica assorbe a 220 V una corrente di
18A. Quanta energia usa questa saldatrice in 10 minuti?
22. Calcolare la d.d.p. che si deve applicare ai capi di un
conduttore di resistenza 500 kΩ affinché esso venga percorso
da una corrente di intensità 4 mA.
