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Quesiti concettuali
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Si scelgano le risposte alle domande successive tra le
stesse possibilità.
(ii)
Qual è la carica sulla superficie
esterna del guscio?
(iii)
Il chiodo viene messo in con-
tatto con l’interno del guscio. Dopo il contatto, qual è
la carica presente sul chiodo?
(iv)
Qual è adesso la ca-
rica sulla superficie interna del guscio?
(v)
Qual è
adesso la carica sulla superficie esterna del guscio?
7.
Due sfere piene, entrambe di raggio 5 cm, hanno
una identica carica 2
m
C. La sfera A è un conduttore,
mentre la sfera B è un isolante. Se la carica sulla sfera
isolante è distribuita uniformemente nell’intero suo
volume, (
i
) come si confrontano i campi elettrici pro-
dotti da ciascuna delle due sfere ad una distanza di
6 cm dal centro? (a)
E
A
>
E
B
= 0 (b)
E
A
>
E
B
> 0
(c)
E
A
=
E
B
> 0 (d) 0 <
E
A
<
E
B
(e) 0 =
E
A
<
E
B
(
ii
) Come si confrontano i campi elettrici prodotti da
ciascuna delle due sfere ad una distanza di 4 cm dal
centro? Si scelga tra le medesime possibilità.
8.
Un campo elettrico uniforme di 1.00 N/C è creato da
una distribuzione piana di cariche nel piano
xy.
Qual
è il campo elettrico in una sfera metallica posta 0.500
m sopra il piano
xy
? (a) 1.00 N/C (b) –1.00 N/C (c) 0
(d) 0.250 N/C (e) Varia in dipendenza della posizione
nella sfera
9.
Una sfera isolante solida di raggio 5 cm porta una ca-
rica uniformemente distribuita nel suo volume. Un
guscio sferico scarico di materiale conduttore è con-
centrico alla sfera, come mostrato in Figura Q24.9.
Il raggio interno del guscio misura 10 cm ed il rag-
gio esterno è 15 cm. Non sono presenti altre cari-
che. (a) Si dispongano in or-
dine decrescente le intensità
del campo elettrico nei punti
A
(a raggio 4 cm),
B
(a raggio
8 cm),
C
(a raggio 12 cm) e
D
(a raggio 16 cm). Si espliciti-
no eventuali uguaglianze. (b)
Si proceda in modo analogo
per il flusso elettrico attraver-
so superfici sferiche concen-
triche passanti per
A, B, C
e
D
.
10.
Una superficie gaussiana cubica è divisa in due da un
piano di carica parallelo alle facce superiore ed in-
feriore. Non sono presenti altre cariche.
(i)
Su quan-
te facce del cubo il campo elettrico è nullo? (a) 0 (b)
2 (c) 4 (d) 6 (
ii
) Attraverso quante facce del cubo il
flusso elettrico è nullo? Si scelga tra le medesime pos-
sibilità.
11.
Si dispongano in ordine decrescente i flussi attraver-
so ciascuna superficie gaussiana in Figura Q24.11. Si
esplicitino eventuali uguaglianze.
Q
b
3
Q
4
Q
Q
a
b
c
d
Figura Q24.11
A B C D
Figura Q24.9
Quesiti concettuali
1.
Si consideri un campo elettrico uniforme in direzio-
ne in un dato volume. Può essere uniforme anche in
modulo? Deve essere uniforme anche in modulo? Si
risponda a queste domande (a) assumendo che il vo-
lume sia pieno di un materiale isolante nel quale è
presente una carica descritta da una densità volume-
trica e (b) assumendo che il volume sia uno spazio
vuoto. Si supportino le risposte date con opportuni
ragionamenti.
2.
Una superficie cubica circonda una carica puntifor-
me
q
. Si descriva quello che accade al flusso totale at-
traverso la superficie se (a) la carica raddoppia, (b)
il volume del cubo raddoppia, (c) la superficie diven-
ta sferica, (d) la carica viene spostata all’interno del-
la superficie in un’altra posizione e (e) la carica viene
spostata all’esterno della superficie.
3.
In una certa regione dello spazio, in cui non ci sono
cariche, esiste un campo elettrico uniforme. Che co-
sa si può dire del flusso totale del campo elettrico at-
traverso una superficie gaussiana scelta all’interno di
questa regione?
4.
Se la carica totale all’interno di una superficie chiu-
sa è nota, ma non è specificata la distribuzione di ca-
rica, si può usare la legge di Gauss per determinare il
campo elettrico? Si spieghi.
5.
Si spieghi perché il flusso del campo elettrico attra-
verso una superficie chiusa che racchiude una certa
carica non dipende dalla forma e dalle dimensioni
della superficie.
6.
Se il numero di linee di campo che escono da una
superficie gaussiana è maggiore di quello delle li-
nee che vi entrano, che cosa si può concludere sul-
la carica totale contenuta all’interno della superfi-
cie?
7.
Una persona si trova all’interno di una grande sfe-
ra cava metallica isolata da terra. (a) Se una grande
quantità di carica viene depositata sulla sfera, toccan-
do l’interno della sfera, la persona si farà male? (b) Si
spieghi ciò che accadrebbe se la persona avesse una
carica di segno opposto a quello della carica deposi-
tata sulla sfera.
8.
Si considerino due sfere conduttrici identiche, le cui
superfici sono separate da una piccola distanza. Una
sfera ha una grande carica positiva, l’altra ha una pic-
cola carica positiva. Si osserva che la forza elettrica
fra le due sfere è attrattiva, sebbene esse abbiano ca-
riche dello stesso segno. Si spieghi perché si verifica
ciò.
9.
In una semplice esperienza didattica si strofina tra le
mani un palloncino di plastica, che è un isolante, e
successivamente lo si appoggia al soffitto, o ad un mu-
ro, anch’esso isolante. Grazie all’attrazione elettrica
tra le cariche del palloncino e la parete neutra, il pal-
loncino rimane attaccato alla parete. Si immagini ora