Esercizi svolti durante le ore di esercitazioni di FISICA per il CTF
Elettrostatica
1) Calcolare il campo elettrico (modulo, direzione e verso) nel punto centrale tra due cariche di valore q1= 2 10-7 C e q2=-5 10-8 C, poste alla distanza di 10 cm. Se q2 fosse uguale a 5 10-8 C, quanto varrebbe il campo elettrico?
(9 105 N/C; 5.4 105 N/C)
2) Tre cariche positive di 1 µC ciascuna possono essere disposte ai vertici di un triangolo equilatero di lato l=5 cm oppure lungo una configurazione lineare dove la distanza tra due cariche vicine è ancora l=5 cm. a) Calcolare la differenza di energia elettrostatica tra le due configurazioni; b) se una carica positiva q0= 1 nC viene posta al centro del triangolo, trovare la forza risultante che viene esercitata su questa carica dalle altre tre cariche positive.
(0.09 J)
3) Nel modello di Bohr dell’atomo di idrogeno, l’elettrone orbita attorno al protone alla distanza di 0.5 10-8 cm. Trovare la forza di attrazione elettrostatica fra le due particelle e la velocità dell’elettrone.
(9.21 10-8 N; 2.25 106 m/s)
4) Un elettrone (e=1.6 10-19 C, me=9.11 10-31 Kg) è scagliato alla velocità di 106 m/s contro un secondo elettrone che è mantenuto fermo. Trovare la minima distanza raggiunta dai due elettroni.
(5.06 10-10 m)
5) Un condensatore piano ha un campo di 104 V/m e una lunghezza (parallela alle armature) di 5 cm.
Un elettrone entra tra le armature con una velocità di 107 m/s ortogonale al campo. Calcolare l’angolo di deflessione all’uscita del condensatore e il modulo della velocità. Trascurare gli effetti di bordo.
(41.3°; 1.33 107 m/s)
Esercizi proposti
1) Due cariche di valore q1= 7 10-9 C e q2=14 10-9 C sono poste alla distanza di 40 cm. Trovare il lavoro necessario per avvicinarle alla distanza di 25 cm.
(1.3 10-6 J)
2) Quattro cariche, ciascuna di valore 2 10-6 C, sono poste ai vertici di un quadrato di lato 2 m.
Calcolare il valore del campo elettrico al centro del quadrato e al centro di ciascun lato.
(6405 V/m)
3) Quattro cariche puntiformi si trovano ai vertici di un quadrato di lato 30 cm. Il loro valore è, in senso orario, rispettivamente di 2 nC, 6 nC, -2 nC, 6 nC. Determinare il valore del campo elettrico (modulo, direzione e verso) e del potenziale elettrico al centro del quadrato.
(799 N/C; 509 V)
4) Un elettrone entra a metà strada tra le armature di un condensatore piano distanti 10 cm tra loro, con velocità di 106 m/s parallela alle armature stesse. L’elettrone urta contro l’armatura carica positivamente alla distanza di 20 cm dal bordo. Calcolare la differenza di potenziale tra le armature e l’energia cinetica dell’elettrone nell’istante dell’urto.
(1.42 V; 5.7 10-19 J)
5) Un elettrone che ha la velocità iniziale di 106 m/s, entra in una regione in cui esiste un campo elettrico uniforme diretto come la velocità dell’elettrone e di modulo 50 N/C. a) Quanto vale il cammino che l’elettrone percorrerà prima di arrestarsi e invertire il verso del suo moto? b) Quanto vale la differenza di potenziale tra il punto nel quale l’elettrone si ferma ed il punto di ingresso nel campo?
(a) 5.7 cm; -2.85 V)
