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[Risolto] Ho bisogno di aiuto. Come si risolve questo problema?

  

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In uno spazio $O x y z$ è collocata una linea $\gamma$ a forma di quadrato $O P Q R$, giacente nel piano $x y$, di vertici lorigine, $P(0,1,0), Q(1,1,0), R(1,0,0) .$
Nello spazio è presente un campo magnetico $\vec{B}$, parallelo e concorde allasse $z$, di componenti:
$$
\vec{B}\left(0,0, B_{0}\left(1-x^{2}\right)\right)
$$
essendo $B_{0}$ una costante.
Nel grafico sottostante sono indicate in blu la linea $\gamma$ ed in rosso il vettore $\vec{B}$ in alcuni punti dell'asse $x$.

1. Considerando la linea $\gamma$ orientata in verso orario per un osservatore situato nel semispazio delle $z$ positive, determinare, con i metodi del calcolo integrale, il flusso di $\vec{B}$ attraverso $\gamma$.
2. Determinare il valor medio della componente di $\vec{B}$ parallela all'asse $z$.
3. Si supponga ora che $B_{0}$, pur essendo costante rispetto alla posizione, sia variabile nel tempo secondo la legge:
$$
B_{0}(t)=3 \cos 2 t
$$
determinare la forza elettromotrice lungo la linea $\gamma$, e nel caso quest'ultima sia conduttrice con resistenza complessiva $R =1$, la massima intensità della corrente che vi circola ed il verso in cui questa percorre il quadrato allistante $t=\frac{4}{3} \pi$

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Questo problema è già stato postato, l'ho risolto o stamattina o ieri. per completezza copio e incollo la soluzione:

Per la regola della mano destra e in base all'orientamente scelto per la curva di supporto alla superficie, la normale "positiva" alla superficie è 

$\vec n=(0,0,-1)$

Quindi, operando il prodotto scalare

$\vec B * \vec n=-B_0(1-x^2)$

Permettendomi adesso di criticare il testo, in quanto la richiesta è "Determinare il fusso attraverso $\gamma$", frase che non ha alcun senso, in quanto $\gamma$ è una curva e non una superficie, supponendo che la domanda sia ""Determinare il fusso attraverso la superficie che ha $\gamma$ come supporto", tale flusso risulta:

$\phi = \iint_S -B_0(1-x^2) \,dx\, dy = -B_0\int_{0}^{1}dy \int_{0}^{1} 1-x^2 dx= -\frac{2}{3}B_0$

 Anche la seconda domanda è posta male: il valore medio in quale intervallo bidimensionale? Immagino sempre considerando la stessa superficie ed è quello che considero nel seguito.

Avendo il flusso, basta dividere tale flusso per l'area della superficie presa in esame al fine di calcolare il valore medio di B, con l'unica accortezza di cambiare il segno, in quanto lungo $z$ il campo B è positivo nell'intervallo in esame:

$Area=1$

$\phi = -\frac{2}{3}B_0$

$B_{medio}=\frac{|\phi|}{Area}=\frac{2}{3}B_0$

domanda 3)

dato che 

$fem=-\frac{d\phi(t)}{dt}$

si ha che

$fem=2\frac{dcos2t}{dt}=-4sin2t$ $V$

E quindi, essendo $R=1$, si ha anche:

$i(t)=\frac{fem}{R}=-4sin2t$ $A$

dato che la funzione $seno$ è limitata fra $-1$ e $+1$ il massimo della corrente vale 

$i_{max}=4$ $A$

Al tempo $t=\frac{4}{3}\pi$ la corrente vale:

$i(\frac{4}{3}\pi)=-4sin(\frac{8}{3}\pi)=-4*\frac{\sqrt{3}}{2}=-2\sqrt{3}$ $A$

 

@sebastiano ....great job !!!

@Remanzini_rinaldo

Thanks! 🙂



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