Elettrostatica – domande, esercizi Pagina 1 CARICA ELETTRICA, LEGGE DI COULOMB, CAMPO ELETTRICO
DOMANDE , ESERCIZI
1) Qual è la prima osservazione documentata dell’esistenza della carica elettrica?
2) Da dove deriva il termine elettricità?
3) Cosa permette di capire il fenomeno descritto nella figura che segue?
4) Cosa afferma la legge di Coulomb? Max 6 righe
5) Cos’è la carica elettrica?
6) La carica elettrica è di due tipi, positiva e negativa, cosa significa?
7) Come si può capire che la carica elettrica è di due tipi?
8) Cosa significa dire che “la carica elettrica è una proprietà intrinseca della materia”?
9) Cosa significa elettrizzare un corpo?
10) Qual è la struttura interna del protone?
11) Cosa sono i quarks?
12) E’ possibile avere un oggetto che non contiene carica elettrica?
13) Per elettrizzare un corpo negativamente, vengono tolti protoni o aggiunti elettroni? (spiega la risposta) Max 5 righe
14) Qual è l’unità di misura della carica elettrica e come si può definire utilizzando la legge di Coulomb? Max 5 righe
15) Il Coulomb è una unità di misura che rappresenta una carica elettrica enorme;
come si può capire?
16) Quanti elettroni servirebbero per avere una carica negativa di 4,0 C?
17) Cosa significa elettrizzare un corpo positivamente? Max 4 righe
Elettrostatica – domande, esercizi Pagina 2 18) Per elettrizzare un corpo negativamente, vengono tolti protoni o aggiunti
elettroni? (spiega la risposta) Max 5 righe
19) La carica elettrica del neutrone è zero, significa che al suo interno non ci sono cariche elettriche? Spiega la risposta. Max 5 righe
20) Confronto tra la forza coulombiana e la forza gravitazionale
21) Cosa significa dire che la carica elettrica si conserva? (Principio di conservazione della carica elettrica in un sistema isolato)
22) Il campo elettrico.
23) unità di misura del campo elettrico
24) descrivere il campo elettrico come un sistema fisico che può compiere lavoro.
25) il potenziale elettrico
26) unità di misura del potenziale elettrico 27) Differenza di potenziale elettrico 28) Cosa rappresenta la relazione L = qV
29) Per spostare una carica q tra due punti di un campo elettrostatico, le forze del campo compiono un lavoro di L= 9,6 ×10-8 J; calcolare la carica q sapendo che la ddp esistente tra i due puntiè V= 160 V.
30) Per spostare una carica q = 4 C tra due punti di un campo elettrostatico, le forze del campo compiono un lavoro di L= 80 J; calcolare la ddp V esistente tra i due punti
31) Per spostare una carica q = 4,0×10-8 C tra due punti di un campo elettrostatico le forze del campo compiono un lavoro L; sapendo che la ddp esistente tra i due punti è V = 800 V, calcolare il lavoro L.
32) Come si definisce la differenza di potenziale tra due punti di un campo elettrico e qual è la sua unità di misura?
33) Qual è la struttura interna di un neutrone? Max 5 righe
34) Dire che un oggetto è elettricamente neutro significa che non contiene cariche elettriche? Max 5 righe
Elettrostatica – domande, esercizi Pagina 3 35) La carica di Q = +5,010-8 C ha un campo elettrico a simmetria sferica (vedi
disegno); calcolare
a. Il valore del campo elettrico nei punti B, C e D;
b. tracciare i vettori che rappresentano i campi elettrici nei 3 punti B, C e D;
c. La forza elettrostatica che agirebbe su una carica q posta nel punto D (q= +10-12 C ;
d. Traccia il vettore che rappresenta la forza calcolata nel punto c.
36) Tra due cariche elettriche, nel vuoto, QA e QB. QA = 5∙10-7 C; QB = 2∙10-8 C; agisce una forza elettrostatica di 5∙10-7 N. Calcolare la distanza AB .
B
C D
Q
Elettrostatica – domande, esercizi Pagina 4 37) Calcolare il valore del campo elettrico creato dalla carica Q nei punti A e B e
tracciarne i vettori. Usare la scala del disegno.
Q =310-6 C;
38) Con riferimento all’esercizio precedente, se nel punto A viene posto un oggetto carico di massa m1 con una carica di q1=10-12 C, supponendo che il campo elettrico creato da quest’ultimo non alteri in maniera rilevante quello preesistente, calcolare:
a. il valore della forza elettrica che agisce su q1;
b. l’accelerazione che subisce m1 sapendo che la sua massa è di 10-3 g.
39) Tra due cariche elettriche, nel vuoto, QA e QB uguali agisce una forza elettrostatica di 5∙10-5 N. Sapendo che la distanza AB è di 3 cm, calcolare QA.
40) Cosa significa dire che un campo elettrico è a simmetria sferica? Max 5 righe.
41) Tra due cariche elettriche, nel vuoto, QA e QB agisce una forza elettrostatica di 2∙10-7N. Sapendo che QA = 5∙10-10 C e che la distanza AB è di 3 mm, calcolare QB.
42) Due cariche elettriche ad una distanza reciproca di 2 cm si attirano con una forza di 3,610-6 N; quale sarà il valore della forza se la distanza diventa di 6 cm? Spiega la risposta.
A
•
-Q B
●
Elettrostatica – domande, esercizi Pagina 5 43) Cos’è un dipolo elettrostatico?
44) Cosa rappresenta la figura che segue?
45) Cosa rappresenta la figura che segue?
46) Cos’è un campo elettrico “uniforme”?
47) Come si muovono le cariche elettriche in campo elettrico uniforme?
Elettrostatica – domande, esercizi Pagina 6 48) Un elettrone si muove in un campo elettrico uniforme, lungo la direzione delle linee
di forza. Sapendo che il campo ha un valore di E = 2 N/C, calcolare l’accelerazione dell’elettrone. Carica dell’elettrone, e = 1,60210-19 C; massa dell’elettrone, me = 9,0110-31 kg
49) Da quale relazione è definito il potenziale elettrico in un campo elettrico uniforme?
50) Spiega e Calcola la forza di attrazione elettrostatica esistente tra Sodio e Cloro nel NaCl.
51) Dissociazione elettrolitica del NaCl nell’acqua e valore della costante dielettrica 52) Calcolare il campo elettrico creato da una carica di Q = 3∙10-6 C alla distanza di
a. 10 cm b. 30 cm
Esercizi svolti
53) Confrontare l’interazione elettrostatica e l’interazione gravitazionale a) Consideriamo l’espressione dell’interazione elettrostatica
2 2 1
d Q k Q
F
E
10
99
k
; mettiamo Q1=1C, Q2=1C e d=1m; otteniamoF
E 9 10
9N
.b) Consideriamo adesso l’espressione dell’interazione gravitazionale
2 2 1
d m G m
F
G 10
1167 ,
6
G
; mettiamo m1=1kg, m2=1kg e d=1m; otteniamoN F
G 6 , 67 10
11c) Eseguiamo il rapporto
20 11
9 11
9
10 3 , 10 1
10 67
, 6
9 10
67 , 6
10
9
N N F
F
G E
Elettrostatica – domande, esercizi Pagina 7
10
203 , 1
G E
F F
l’interazione elettrica è
10
20 volte più intensa dell’interazione gravitazionale ( 100 miliardi di miliardi di volte più intensa)54) Calcolare la forza elettrica repulsiva esistente tra due protoni posti alla distanza di 10-9 m. La carica del protone è di 1,6x10-19 C.
soluzione:
consideriamo le due cariche nel vuoto:
2 2 1
d Q k Q
F
2
2
109
9 C
m
k N
;
N
F 9 2 10
19 19
9 2 3 10
10
10 6 1 10
6 10 1
9
,
) (
) ,
, (
Altri esercizi da svolgere
55) Calcolare il valore della forza elettrica che agisce tra due corpi conduttori carichi A e B. La carica del corpo A è Q
a = 6,4x10-5 C, quella del corpo B Q
b = 2,2x10-6 C e la loro distanza reciproca è d=2x10-2 m.
56) Nella figura sono rappresentati due oggetti A e B carichi, Q
A = 2,510-9C e Q
A =
7,210-9C. Calcolare il valore della forza elettrostatica e tracciarne i vettori. (Usare la scala del disegno)
57) Calcolare la distanza esistente tra due corpi carichi A e B, sapendo che Q
A = 3,5x10-9 C; QB = 2,4x10-8 C e che fra di essi agisce una forza elettrica di 0,9 N.
58) Due cariche elettriche inizialmente ad una distanza di 1 m, vengono portate a distanza di 10 cm. Calcolare di quanto aumenta la forza elettrostatica che agisce tra di loro.
59) Calcolare la carica elettrica complessiva di 5 quark up e di 3 quark down.
Q
AQ
BElettrostatica – domande, esercizi Pagina 8 60) Due piccole sfere A e B caricate positivamente con una carica totale pari a 4.10-8 C,
si respingono con una forza pari a 1 N, quando si trovano a 2 cm l’una dall’altra. Si calcoli la carica su ciascuna sfera. Attenzione!!!! Carica totale significa: (QA + QB) = 410-8 C
61) In un punto di un campo elettrostatico a simmetria sferica una carica q = 410-12 C è sottoposta ad una forza elettrostatica di F = 910-3 N. Calcolare il valore della carica QA che crea il campo, sapendo che dista dal punto P 2 mm.
62) Determinare l’intensità del campo elettrico in un punto nel quale sulla carica di 0.7 μC si esercita una forza di 5 mN.