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[Risolto] esercizio fisica 2

  

1

Un circuito quadrato di lato $a=15.0 cm$ è caratterizzato da resistenza $R=0.5 \Omega$ ed induttanza $L=1.0 mH$. II circuito è immerso in un campo magnetico ortogonale al piano del circuito e dipendente dal tempo:

$$
B(T)=\left\{\begin{array}{c}
0 \text { per } t<0 \\
\alpha t \text { per } t \geq 0
\end{array}\right.
$$

Con $\alpha=2 \times 10^{-2} T / s$. Calcolare:
1) La forza elettromotrice esternamente indotta nel circuito
2) La corrente che scorre nel circuito per $t=3 ms$
3) L'energia immagazzinata nell'induttore per $t \rightarrow \infty$

Immagine 2025 07 14 181216

1) fem indotta: $$ \varepsilon=-\frac{d\Phi\left(B\right)}{\mathrm{d}t} $$ dove il flusso è pari a $$ \Phi\left(B\right)=\alpha a^2t $$. La fem indotta risulta uguale a $$ \varepsilon=-\alpha a^2=-4,5\cdot10^{-4}V $$ a cui è associata una corrente indotta che circola in senso orario nel  circuito.      2) ho ricavato la funzione i(t) per il circuito $$ i\left(t\right)=\frac{\varepsilon}{R}\left(1-e^{-\frac{t}{\tau}}\right) $$ con $$ \tau=\frac{L}{R} $$. ho sostituito t = 3 ms nella funzione e ho trovato i = 7 x 10 ^-4 A.                                                                                                                                                    3) ho calcolato i per $$ t\rightarrow+\infty $$ e ho trovato $$ U=\frac12Li^2=4.05\cdot10^{-10}J $$                          Volevo sapere se il procedimento è corretto, non avendo a disposizione le soluzioni.

Autore

@ttt 

Energia = 1/2 L i^2 = 1/2 * 1,0 *10^-3 * (9 * 10^-4)^2 = 4,05 * 10^-10 J.

hai eseguito tutto bene,  ciao 

@ttt 

...

e = -α*A^2 = -2* 10^-2*0,15^2 = -4,5 * 10^-4 V

modulo di i = e/r*(1-e^-(t*R/L) = 9*10^-4*(1-e^-(1,5) = 7,0*10^-4 A

modulo di I = 4,5*2 *10^-4 = 9,0*10^-4 A 

U = L/2*I^2 = 5*10^-4*81*10^-8 = 4,05*10^-10 J = 405 pJ

...direi che ci siamo 

1 Risposta



3

Φ = α t; per t  ≥  0;

α = 2 * 10^-2 T/s;

ε  = - dΦ(t) /dt; forza elettromotrice indotta;

Φ(t) = B * Area = α t * a^2 ;

Φ(t) = 2 * 10^-2 * 0,15^2 * t = 0,045 *10^-2 * t = 4,5 * 10^-4 * t Wb

ε  = - 4,5 * 10^-4 V;

τ = L / R = (1,0 * 10^-3 H) / (0,5 Ω) = 2,0 * 10^-3 s

i(t) = (ε / R) * [1 - e^(-t/τ)];

t = 3,0 ms ;

i = (- 4,5 * 10^-4 / 0,5)* [1 - e^(- 3,0 * 10^-3 / 2,0 * 10^-3) ],

i = - 9 * 10^-4 * [1 - e^(- 1,5)] = - 9 * 10^-4 * (1 - 0,223);

i = - 9 * 10^-4 * 0,777 = - 7,0 * 10^-4 A;

per t che tende all'infinito:

i = - 9 * 10^-4 * [1 - 0] = - 9 * 10^-4 A;

Energia = 1/2 L i^2 = 1/2 * 1,0 *10^-3 * (9 * 10^-4)^2 = 4,05 * 10^-10 J.

@ttt  ciao 

@mg 👍👌❤👍

@mg Non so per quale motivo, ma i circuiti elettrici sono l'argomento della fisica che meno mi piace affrontare.Mi mandano sempre in "corto circuito" gli ultimi due neuroni che ancora funzionano, con la conseguenza che la mia lampadina cerebrale non si accende. Meno male che ci sei tu e Rinaldo a illuminare la mia ottusa oscurità mentale. Ciao 👍 👍 👍 🌺



Risposta
SOS Matematica

4.6
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