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[Risolto] Campo uniforme variabile nel tempo

  

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In una regione di spazio è presente un campo magnetico uniforme ma variabile nel tempo, diretto verso il basso. La figura mostra il grafico del suo modulo $B$ (misurato in mT ) in funzione del tempo $t$ (misurato in ms ) a partire da $t=0 \mathrm{~ms}$.

La funzione $B(t)$ corrispondente al grafico ha la forma

$$
B(t)=\frac{a}{b+(t-c)^2}
$$

in cui $a, b$ e $c$ sono parametri positivi da determinare.
- Determina le unità di misura dei parametri $a, b$ e $c$, motivando adeguatamente il procedimento. Calcola i valori di questi parametri usando le informazioni presenti nel grafico.
- In un piano perpendicolare al campo magnetico è posta una bobina formata da $N=150$ spire, di superficie $\mathrm{S}=3,1 \times 10^{-3} \mathrm{~m}^2$ ciascuna, resistenza $R=20 \Omega$ e autoinduzione trascurabile. Spiega perché nella bobina circola una corrente elettrica e deducine il verso di percorrenza.
- Calcola l'espressione della corrente elettrica $i(t)$ nella bobina in funzione del tempo. Determina il valore iniziale della corrente, cioè il suo valore masssimo, indipendentemente dal verso in cui scorre, e disegna il grafico qualitativo di $i(t)$.

IMG 20230102 WA0042
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"Determina il valore iniziale della corrente, cioè il suo valore massimo…”

Questa frase nel testo originale, a mio personale avviso, è fuorviante o errata. In fisica, “valore iniziale” (t=0) e “valore massimo” (il picco della funzione) sono concetti distinti. Molto probabilmente chi ha scritto il problema ha commesso una svista, pensando che la corrente partisse dal suo massimo per poi decrescere, mentre il grafico di B(t) (una “campana”) implica necessariamente che la corrente parta quasi da zero, cresca fino a un picco, passi per lo zero e poi abbia un altro picco di segno opposto.

IMG 20230102 WA0042

Questa è la soluzione che ho trovato, a suffragare i risultati è anche lo studio della derivata seconda

Es 14 Corrente massima 1
Es 14 Corrente massima 2
Es 14 Corrente massima 3
Es 14 Corrente massima 4

Grafici di i(t) nell'istante t= 0 ms  e per i(max) [Il valore estremamente piccolo della corrente rende pressochè indistinguibile l'origine degli assi (0,0) con il punto in cui ì(0)=-0,73 mA]

Es 14 Corrente massima  grafico

 



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SOS Matematica

4.6
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