Esercizi sulla forza elettromotrice indotta
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In questa pagina troverete una raccolta di esercizi svolti sulla forza elettromotrice indotta, dove potrete approfondire i principi fondamentali che regolano i fenomeni induttivi, fornendo esercizi pratici per comprendere e applicare concetti come la legge di Faraday-Neumann-Lenz e il flusso del campo magnetico. La forza elettromotrice indotta nasce dall’interazione tra un campo magnetico e un circuito elettrico, ed è descritta dalla legge di Faraday-Neumann, che collega la variazione del flusso magnetico al valore della forza elettromotrice. La legge di Lenz completa il quadro, indicando la direzione della corrente indotta.
Gli esercizi proposti coprono argomenti essenziali come la forza elettromotrice indotta in una spira, un solenoide o un circuito in movimento, l’energia magnetica, il flusso del campo magnetico e il concetto di flusso tagliato, l’applicazione delle leggi di Faraday e Lenz per calcolare la forza elettromotrice indotta. Inoltre, esploreremo i concetti di induttanza e mutua induzione, con esempi pratici per comprendere l’interazione tra circuiti.
Questa raccolta è pensata per studenti di scuole superiori e appassionati di scienze fisiche che desiderano approfondire le proprie conoscenze e migliorare le proprie capacità di problem-solving. Speriamo che vi sia utile nel vostro percorso di studio e vi fornisca una solida base per affrontare con sicurezza le sfide poste dalla termodinamica. Buono studio!
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Esercizi svolti sulla forza elettromotrice indotta
Sul flusso magnetico
Un flusso magnetico subisce una variazione di 
in 
secondi.
- Calcola la forza elettromotrice indotta
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Sulla corrente indotta
Una variazione di flusso magnetico di 
produce una corrente indotta nel circuito di 
. La variazione del flusso magnetico avviene in un intervallo di tempo 
.
- Calcola la resistenza del circuito
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]
Sul calcolo della forza elettromotrice indotta
Una bobina formata da 
avvolgimenti ha un’area pari ad 
. Al tempo 
la normale alla bobina forma un angolo 
rispetto alla direzione di un campo di induzione magnetica costante di intensità 
. Al tempo 
la bobina è ruotata di 
come mostrato in figura:
- Calcola la forza elettromotrice indotta
[
]
Sul calcolo della forza elettromotrice cinetica
Un conduttore metallico di resistenza trascurabile è piegato ad U come mostrato in figura. La distanza AB tra i tratti paralleli è pari ad 
. Una sbarretta conduttrice lunga 
e di resistenza 
è libera di muoversi lungo l’asse 
con velocità costante 
senza attrito e perpendicolarmente ad un campo magnetico uniforme e costante 
uscente dal foglio.
- Calcola la corrente indotta nel circuito
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Sulla distanza tra due elettrodi
Un cilindro cavo è immerso in un campo di induzione magnetica uniforme e costante uscente dal piano del foglio e di intensità pari a 
. All’interno del cilindro scorre un liquido ad una velocità costante 
in grado di generare una differenza di potenziale misurabile tramite degli appositi elettrodi, come mostrato in figura.
- Calcola il diametro del cilindro assumendo che gli elettrodi misurino una tensione pari a
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Sulla forza di Lorentz
Lungo due guide conduttrici poste in verticale scorre una barretta conduttrice di massa 
alla velocità costante di 
perpendicolarmente ad un campo di induzione magnetica uniforme e costante di intensità pari a 
. Alle estremità delle due guide viene posto un resistore di resistenza pari a 
.
- Calcola la lunghezza
della barretta
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Sul calcolo della forza elettromotrice di una spira
Una spira rettangolare di lati 
e 
è immersa in un campo di induzione magnetica uniforme e costante di intensità diretto lungo l’asse . All’istante la normale alla spira è parallela alla direzione del campo magnetico. Se dopo 
la normale alla spira forma un angolo 
con la direzione del campo magnetico, come mostrato in figura
- Calcola la forza elettromotrice indotta
[
]
Sul calcolo del campo di induzione magnetica
Una spira quadrata di lato 
si muove verso il basso con velocità 
. Nella regione evidenziata è presente un campo di induzione magnetica uniforme e costante uscente dalla pagina di intensità 
. All’esterno della regione evidenziata il campo di induzione magnetica è nullo. La variazione di flusso magnetico dopo 
è pari a 
.
- Calcola l’intensità del campo di induzione magnetica
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Sul calcolo della corrente in un circuito in movimento
Un filo di alluminio di resistività 
e sezione 
forma un circuito quadrato di lato 
. Al tempo il circuito si muove verso l’ alto con velocità perpendicolarmente ad un campo di induzione magnetica uniforme e costante uscente dalla pagina e di intensità 
. Il circuito è immerso per metà nel campo di induzione magnetica e per l’altra metà in una regione in cui il campo di induzione magnetica è nullo, come mostrato in figura.
- Calcola la corrente indotta nel circuito dopo che il circuito è completamente uscito dalla regione in cui è presente il campo di induzione magnetica
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Sulla forza elettromotrice su una spira quadrata
Una spira quadrata di lato 
è immersa in un campo di induzione magnetica uniforme e costante di intensità 
. Il campo di induzione magnetica forma un angolo di rispetto alla normale alla spira. Dopo un tempo 
il campo di induzione magnetica diventa nullo.
- Calcola la forza elettromotrice indotta
- Assumendo che l’intensità rimanga costante calcola la variazione dell’area
necessaria per avere la stessa forza elettromotrice calcolata nel punto precedente
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Sul calcolo del campo di induzione magnetico per una bobina
Una bobina è formata da 
avvolgimenti ed ha un’area 
ed una resistenza pari a 
. La bobina è immersa in un campo di induzione magnetica uniforme e costante di intensità parallelo alla normale alla bobina. Mentre la bobina viene ruotata di 
fluisce una carica pari a 
.
- Calcola l’intensità del campo di induzione magnetica
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Sulla forza elettromotrice ed un solenoide
Un solenoide lungo e di sezione 
è formato da 
avvolgimenti ed è percorso da una corrente pari ad 
. Una bobina di 
spire i cui terminali sono connessi ad un resistore da 
è avvolta intorno al solenoide. Aprendo un interruttore la corrente all’interno del solenoide diventa nulla in 
. Se la corrente media indotta nella bobina è pari a 
- Calcola la lunghezza del solenoide
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Sull’energia immagazzinata in un solenoide
Un solenoide molto lungo rispetto al suo diametro è alimentato da una corrente 
ed ha un’induttanza 
.
- Calcola l’energia
immagazzinata nel solenoide
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Sul calcolo dell’induttanza
All’interno di un circuito con induttanza la corrente 
passa da 
a 
in 
. Se la forza elettromotrice indotta è pari a 
- Calcola il valore dell’induttanza
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Sul calcolo della mutua induttanza
Due bobine si trovano ad una distanza in cui possono interagire l’una con l’altra per effetto della mutua induzione. La bobina 1 è formata da 
spire mentre la bobina 2 da 
spire. La bobina 1 è attraversata da una corrente 
che passa da 
a 
in generando una forza elettromotrice all’interno della bobina 2 pari a 
.
- Calcola il valore della mutua induttanza
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Sulla mutua induzione tra un solenoide ed una spira
Un solenoide formato da 
spire e lungo 
è percorso da una corrente 
. Una spira rettangolare di lati 
e 
si trova al centro del solenoide come mostrato in figura. Se la normale alla spira forma un angolo rispetto all’asse del solenoide
- Calcola il coefficiente di mutua induzione tra il solenoide e la spira
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