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[Risolto] PROBLEMA DI FISICA

  

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Una spira conduttrice rettangolare di lati MN = PQ = l = 20 cm e MP = NQ = h = 10 cm, costituita da un filo omogeneo di sezione S = 1mm2 e resistività r = 10-3 Ωm, ruota attorno al suo lato MN con velocità angolare w=157 rad/sec. Nella zona in cui la spira ruota è presente un campo di induzione magnetica uniforme e costante nel tempo di modulo B=0.5T, perpendicolare all’asse di rotazione della spira. Se all’istante iniziale il campo B è perpendicolare al piano della spira, calcolare:

  1. Il primo istante in cui la forza elettromotrice ε indotta sulla spira raggiunge il valore massimo e il valore della forza elettromotrice ;
  2. Il valore massimo della corrente indotta.
    Screenshot 2024 08 16 162039

     

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 ε  (fem indotta) = - ΔΦ(t) / Δ t) ;

(terza equazione di Maxwell, legge di Faraday - Norman - Lenz).

ΔΦ(t) = Φ(t) - Φ(to);

Φ(t) = Flusso dell'induzione magnetica B:

Φ = B * Area * cos(angolo);

Area è rappresentata dal vettore n perpendicolare alla superficie;

Area = L * h = 20 * 10 = 200 cm^2 = 0,020 m^2;

B = 0,5 Tesla;

image

Φ max = B * Area * cos0°; (quando B ed n sono allineati, la superficie è perpendicolare a B);

Φ max = 0,5 * 0,020 * 1 = 0,01 Tesla m^2; (Tm^2 = Weber)

Φ min = B * Area * cos90° = 0,5 * 0,020 * 0 = 0 Wb; (quando B ed n sono perpendicolari, la superficie è allineata con B).

 

Dopo 1/4 di giro il flusso diventa Φ  = 0 Tm^2;

ω = 157 rad/s;

T = 2 π / ω = 6,283 /157 = 0,04 s;

T/4 = 0,04 / 4 = 0,01 s;

 ε = - ( Φ - Φ o) /(1/4 T);

ε = - (0 - 0,01)/ 0,01 = + 1,0 V; fem indotta massima;

lunghezza filo spira = 2 * ( 20 + 10) = 60 cm = 0,60 m;

r = 10^-3 Ω m, resistività;  S = 1 mm^2 = 10^-6 m^2

R = r * (lunghezza filo) / S,

R = 10^-3 * 0,60 / (10^-6) = 600 Ω, resistenza;

i = ε / R;

i max = 1,0 / 600 = 1,67 * 10^-3 A = 1,67 milliAmpére.

Ciao @bc01

 



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SOS Matematica

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