Quesiti, quiz e problemi sulle cariche elettriche, sull’elettrizzazione, sulla forza di Coulomb e sull’energia potenziale elettrica. La maggior parte degli esercizi è tratto da College Physics: Explore and Apply di E. Etkina, G. Planisic e A. Van Heuvelen.
Cosa significano E, F, ecc.? Consulta la [[scala di difficoltà degli esercizi]].
Quesiti
- [F] Descrivi una procedura per determinare il campo elettrico $\vec{E}$ in un punto
- [EE] Cosa significa se il campo elettrico $\vec{E}$ in un punto è di $5,\text{N/C}$ e punta verso nord?
- [F+] Una piccola carica positiva viene posta in un punto dello spazio. Non vi è alcuna forza elettrica su di essa.
- Qual è il valore del campo elettrico $\vec{E}$ in quel punto?
- Significa che non ci sono cariche elettriche nelle vicinanze? Spiega.
- Suggerisci una distribuzione di carica (due o più cariche) che produca un campo $\vec{E}$ nullo in un punto nello spazio.
- F+ Come creiamo un campo elettrico con linee parallele e uniformemente distanziate?
- [F] Disegna uno schizzo delle linee di campo elettrico generate da:
- due cariche positive della stessa magnitudine;
- due cariche negative della stessa magnitudine;
- due cariche positive di magnitudine diversa.
- F Disegna uno schizzo delle linee di campo elettrico generate da:
- una carica positiva e una carica negativa di uguale magnitudine;
- una carica positiva e una negativa di magnitudini diverse;
- una carica positiva posta tra due cariche negative.
- PD- Jim pensa che le linee di campo elettrico siano i percorsi che una carica di prova seguirebbe se fosse posta nel campo $\vec{E}$. Sei d’accordo o in disaccordo con questa affermazione? Spiega.
- PD Le linee di campo elettrico possono incrociarsi? Spiega perché sì o perché no.
- AD Un elettrone, che si muove orizzontalmente da sinistra a destra attraverso la pagina, entra in un campo elettrico uniforme $\vec{E}$ che punta verso la parte superiore della pagina. Disegna vettori che indicano la direzione della forza elettrica esercitata dal campo sull’elettrone e la sua accelerazione. Disegna uno schizzo che indichi il percorso dell’elettrone in questo campo. Quale moto nel campo gravitazionale è simile al moto dell’elettrone?
- PD+ Che cosa significa se il potenziale elettrico in un certo punto dello spazio è $10\ \text{V}$? Che cosa significa se la differenza di potenziale tra due punti è $10\ \text{V}$?
- F Spiega come funziona la messa a terra.
- F Spiega come funziona la schermatura elettrica.
- PD- Spiega perché, per oggetti carichi immersi in un materiale dielettrico, la forza elettrica che essi esercitano l’uno sull’altro deve essere divisa per la costante dielettrica (che dipende dal materiale dielettrico).
- F+ Che cosa significa se la costante dielettrica $\varepsilon_r$ dell’acqua è $81$?
- D- Qual è la costante dielettrica di un metallo?
- PD- Descrivi la relazione tra le grandezze campo elettrico $\vec{E}$ e potenziale elettrico $V$.
- PD+ Se il campo di potenziale $V$ in una regione è costante, qual è il campo elettrico $\vec{E}$ in questa regione? Se il campo elettrico $\vec{E}$ è costante nella regione, come appare il campo di potenziale $V$? Spiega le tue risposte.
- PD+ Perché pezzi non carichi di materiale dielettrico vengono attratti da oggetti carichi?
- PD- Disegna superfici equipotenziali e etichettale in ordine di potenziale decrescente per:
- una carica positiva;
- una carica negativa;
- due cariche puntiformi positive uguali a una distanza $d$ l’una dall’altra;
- una piastra metallica carica negativamente di dimensioni infinitamente grandi.
- D- Mostra una disposizione di cariche e un punto nello spazio in cui il potenziale prodotto dalle cariche sia zero ma il campo elettrico $\vec{E}$ non sia zero. Ripeti per il caso in cui il potenziale non sia zero ma il campo elettrico $\vec{E}$ sia zero.
- AD Spiega cosa succede quando poni un conduttore in un campo elettrico esterno. Come puoi verificare la tua spiegazione?
- AD+ Spiega cosa succede quando poni un materiale dielettrico in un campo elettrico esterno. Come puoi verificare la tua spiegazione?
- AD Spiega perché la carica in eccesso su un materiale conduttore elettrico è localizzata sulla sua superficie.
Quiz
- T Da cosa dipende il campo elettrico $\vec E$ nel punto A, che si trova a una distanza $r$ dalla carica sorgente? (Più di una risposta può essere corretta.)
- (a) la grandezza della carica di prova
- (b) il segno della carica di prova
- (c) la grandezza e il segno della carica sorgente
- (d) la grandezza e il segno della carica di prova
- E Perché è possibile schermare un oggetto da un campo elettrico esterno usando un conduttore?
- (a) Perché all’interno dei conduttori ci sono cariche elettriche libere di muoversi.
- (b) Perché all’interno dei conduttori ci sono cariche positive e negative.
- (c) Sia (a) che (b) sono essenziali.
- F- Se si colloca un blocco fatto di materiale conduttore in un campo elettrico uniforme esterno $\vec{E_0}$, in modo tale che due lati opposti del blocco siano perpendicolari a $\vec{E_0}$, quale sarà la grandezza e la direzione del campo elettrico netto $\vec{E}$ all’interno del blocco?
- (a) grandezza: $E_0$; direzione: uguale a $\vec{E_0}$
- (b) grandezza: $E_0$; direzione: opposta a $\vec{E_0}$
- (c) grandezza: minore di $E_0$ ma maggiore di zero; direzione: uguale a $\vec{E_0}$
- (d) grandezza: maggiore di $E_0$; direzione: uguale a $\vec{E_0}$
- (e) grandezza: zero
- F Se si colloca un blocco fatto di materiale dielettrico in un campo elettrico uniforme esterno $\vec{E_0}$, in modo tale che due lati opposti del blocco siano perpendicolari a $\vec{E_0}$, quale sarà la grandezza e la direzione del campo elettrico netto $\vec{E}$ all’interno del materiale?
- (a) grandezza: $E_0$; direzione: uguale a $\vec{E_0}$
- (b) grandezza: $E_0$; direzione: opposta a $\vec{E_0}$
- (c) grandezza: minore di $E_0$ ma maggiore di zero; direzione: uguale a $\vec{E_0}$
- (d) grandezza: minore di $E_0$ ma maggiore di zero; direzione: opposta a $\vec{E_0}$
- (e) grandezza: zero
- F+ Due cariche positive identiche si trovano a una distanza $d$ l’una dall’altra. Dove sono nulli sia il campo elettrico $\vec{E}$ sia il potenziale elettrico?
- (a) esattamente tra le due cariche
- (b) a una distanza $d$ da entrambe le cariche (tutte e tre le cariche formano un triangolo equilatero)
- (c) Sia (a) che (b) sono corrette.
- (d) Nessuna di queste risposte è corretta.