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[Risolto] Intensità campo magnetico e velocità angolare

  

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Una spira circolare di raggio r=10cm e resistenza 1.5 ruota attorno a un suo diametro con velocità angolare w0 costante. Nella zona in cui giace la spira c'è un campo magnetico B che forma un angolo θ=π/3 con l'asse di rotazione della spira. La spira è percorsa da una corrente che quando è massima vale I=0.15A e la componente di B parallela all'asse di rotazione B//=1.0T. Determinare:

a)l'intensità del campo B

b)velocità angola w0

c)l'energia che deve essere spesa ad ogni giorno per mantenere in rotazione uniforme la spira

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Sapendo l'angolo formato con l'asse di rotazione e la componente parallela all'asse stesso, è possibile ricavare l'intesità del campo.

Cerca di immaginare la scena:

la spira è su un piano verticale, di fronte a te. Il suo asse di rotazione è una linea verticale. Ipotizziamo che il campo arrivi "dal basso", intersechi il piano della spira che tu vedi, esce dal piano dietro e prosegue verso l'alto. Ora, l'angolo che è tra il campo e l'asse è PI_GRECO/3, quindi

B// = B * cos(PI_GRECO/3)

da cui

B= B// \ cos (PI_GRECO/3) = 2T

 

Dato che la spira è in rotazione, il flusso del campo magnetico attraverso la stessa varia con una legge

FLUSSO = AREA_SPIRA * B * cos (w0*t) = PI_GRECO * r^2 * B * cos(w0*t)

 

La corrente che circola nella spira è data dalla fem indotta nella spira (data dalla derivata del flusso rispetto al tempo) fratto la resistenza.

 

I = dFLUSSO/dt * 1/R = PI_GRECO * r^2 * B * w0 * sen(w0*t) * 1/R

Questa è massima quando sen(w0*t)=1

quindi

I_max = 0.15 A = PI_GRECO * r^2 * B * w0 * 1/R

Da qui si può ricavare w0

w0 = I_max * R / (PI_GRECO * r^2 * B) = 3.58 rad/s

 

La potenza dissipata è P=fem^2 / R oppure P= I^2 * R . Quando ti fai i calcoli, otterrai ancora una funzione del tempo. La integri tra 0 e 86400 (i secondi in un giorno) e avrai la potenza totale dissipata in un giorno.

Per trovare l'energia (E= P * t) moltiplichi il risultato per 86400 e otterrai l'energia spesa in un giorno.



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SOS Matematica

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