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[Risolto] Problema campo elettrico

  

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All'interno di un solenoide con $N$ spire e di lunghezza $l$ circola una corrente elettrica variabile $i(t)$. All'interno del solenoide si rileva un campo elettrico, le cui linee di campo sono circolari aventi centro nell'asse del solenoide, il cui modulo ad una distanza $r$ dall' asse del solenoide segue il seguente andamento
$$
|\vec{E}(t)|=\frac{\operatorname{arsin}(\omega t)}{2}
$$
a) Si spieghi perché all'interno del solenoide è presente un campo elettrico.
b) Si determini l'espressione di $i(t)$ considerando l'intensità di corrente nulla in $t=0 \mathrm{~s}$.

20230317 082923
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All'interno del solenoide viene generato un campo magnetico a causa della corrente che scorre lungo l'avvolgimento. La corrente varia nel tempo, dunque anche il campo magnetico varia nello stesso modo. Questa variazione genera un campo elettrico indotto, non conservativo, che ha linee di forza chiuse.

Dalla legge di Faraday so che:

${\displaystyle \oint_{}^{}{\vec{E}  \cdot \vec{dl}}} \, = \, -\dfrac{d(\Phi \vec{B})}{dt}$

$E \cdot 2 \pi r \, = \, -\pi r^{2}\dfrac{dB}{dt}$

dato che  $B \, = \, \dfrac{\mu_{0} \, N \, i}{L}$

$E \cdot 2 \pi r \, = \, - \Bigl(\pi r^{2} \dfrac{\mu_{0} \, N \,}{L} \Bigr) \dfrac{di}{dt}$

$\dfrac{E \cdot \, 2 \, L  }{\mu_{0} \, N \, r} \, = \, -\dfrac{di}{dt}$

$\dfrac{a \, L \,  sen(\omega t) }{\mu_{0} N } \, = \, -\dfrac{di}{dt}$

${\displaystyle \int_{0}^{t}{\dfrac{a \, L \,  sen(\omega t) }{\mu_{0} N }} dt} \, = \, {\displaystyle \int_{0}^{i}{-di}}$

$\dfrac{a \, L}{\mu_{0} \, N} \Bigl(\dfrac{1 - cos (\omega t)}{\omega} \Bigr) \, = \, -i$

$i \, = \, i(t) \, = \, \dfrac{a \, L}{\mu_{0} \, N} \Bigl( \dfrac{cos (\omega t) -1}{\omega} \Bigr)$

Per $t \, = \, 0$  la corrente  $i(t) \, = \, 0$.

Facendo l'analisi dimensionale si trova che la costante $a$ ha come unità di misura $\frac{N}{C \, m}$.



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SOS Matematica

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