Fenomeni magnetici naturali

DOMANDE DI FISICA PER LA TERZA PROVA
PER PREPARARSI ALLA MATURITÀ 2017
(Bisogna rispondere alle domande in dieci righe)
Fenomeni magnetici naturali
Cosa ripassare...
Introduzione allo studio dei fenomeni magnetici: cenni ai magneti e alle loro interazioni. Le linee di campo e il
loro verso. Confronto tra campo magnetico e campo elettrico. L’esperienza di Oersted, l’esperienza di Faraday,
l’esperienza di Ampère e la definizione di Ampère. L’origine del campo magnetico: un campo magnetico è
sempre generato da cariche elettriche in moto. Intensità del campo magnetico e unità di misura. Forza
esercitata da un campo magnetico su un filo percorso da corrente, regola della mano destra e prodotto
vettoriale. Il motore elettrico. Amperometro e voltmetro. Caratteristiche del vettore campo magnetico generato
da un filo percorso da corrente (legge di Biot-Savart), da una spira nel suo centro, da un solenoide.
1. Da che cosa può essere generato un campo magnetico? Qual è la sua unità di
misura? Disegnare e commentare le linee di forza di un campo magnetico prodotto
da un magnete naturale indicandone direzione e verso.
2. Descrivere l’esperienza di Oersted. A quali conclusioni permette di giungere?
3. Descrivere l’esperienza di Faraday, eventualmente anche graficamente.
4. Descrivere l’esperienza di Ampère e commentare l’espressione analitica alla quale si
giunge, specificando anche l’unità di misura di ogni grandezza coinvolta.
5. L’Ampère, unità di misura della corrente nel Sistema Internazionale, è definito
utilizzando fenomeni di tipo magnetico. Quali sono questi fenomeni? In che modo
sono collegati alla definizione di Ampère?
6. Commentare le espressioni analitiche che permettono di quantificare il campo
magnetico di un filo, una spira ed un solenoide percorsi da corrente.
7. Spiegare il funzionamento del motore elettrico, analizzando particolarmente i
fenomeni fisici coinvolti.
8. Spiegare il funzionamento dell’amperometro e voltmetro. Con quali accortezze
devono essere inseriti in un circuito elettrico?
9. Esporre la regola della mano destra e spiegare come la si può applicare alla
determinazione della forza agente su due fili percorsi da corrente.
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Il campo magnetico
Cosa ripassare...
Forza di Lorentz. Moto di una carica in un campo magnetico. Il discriminatore di velocità e lo spettrometro di
massa. Flusso dell'induzione magnetica: II equazione di Maxwell per il campo magnetostatico. Teorema della
circuitazione di Ampère: IV equazione di Maxwell per il campo magnetostatico. Cenni alle proprietà
magnetiche dei materiali. Sostanze e loro permeabilità magnetica relativa. Effetti prodotti dal campo magnetico
sulla materia: ferromagnetismo, paramagnetismo, diamagnetismo.
10.Descrivere come un campo magnetico influenza il moto di una carica elettrica dotata
di velocità utilizzando il concetto di forza di Lorentz.
11. Ricavare la formula che fornisce il raggio della traiettoria circolare descritta da una
carica puntiforme che entra in un campo magnetico uniforme in direzione
perpendicolare al campo stesso.
12.Descrivere il funzionamento di un discriminatore di velocità.
13.A cosa serve lo spettrometro di massa? Quali grandezze fisiche sono alla base del
suo funzionamento?
14.Cosa afferma il teorema di Gauss per il magnetismo? Che cosa si intende con flusso
e circuitazione del campo magnetico? In cosa si differenziano rispetto alle analoghe
grandezze calcolate per il campo elettrico?
15.Che cos’è una sostanza ferromagnetica? Descrivi dal punto di vista sperimentale ciò
che distingue le sostanze paramagnetiche da quelle diamagnetiche.
16.Cosa si intende con i termini permeabilità magnetica relativa ed assoluta?
17.Descrivi il funzionamento di un elettromagnete.
18.Descrivi il ciclo di isteresi magnetica.
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L'induzione elettromagnetica
Cosa ripassare...
Le correnti indotte, legge di Faraday Neumann e forza elettromotrice indotta, la
legge di Lenz, il campo elettrico indotto. Autoinduzione e mutua induzione. Le
equazioni di Maxwell per il campo elettromagnetico.
19.Che cos’è una corrente indotta?
20.Che cosa afferma la legge di Faraday-Neumann? Precisare anche il significato fisico
di ogni grandezza coinvolta e la relativa unità di misura.
21.Che cos’è afferma la legge di Lenz? In quale modo si ricollega alla legge di FaradayNeumann?
22.Descrivere i fenomeni di autoinduzione e mutua induzione.
23.Che cosa si intende per energia immagazzinata in un campo magnetico? Come viene
definita la densità di energia del campo magnetico?
24.Descrivi il funzionamento di un alternatore.
25.Descrivi il funzionamento di un trasformatore.
26.Ricava l'espressione analitica che lega il valore dell' induttanza di un solenoide alle
sue caratteristiche geometriche.
27.Commenta il bilancio energetico di un circuito RL. Qual è l'espressione analitica della
densità di energia del campo magnetico?
28.Che cosa s'intende con il termine impedenza di un circuito elettrico?
29.Enuncia la prima legge di Ohm nel caso di un circuito alimentato da una forza
elettromotrice sinusoidale.
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Le equazioni di Maxwell e le onde elettromagnetiche
Cosa ripassare...
Il campo elettrico indotto, la corrente di spostamento, le equazioni di Maxwell, le onde elettromagnetiche, le
onde radio e le microonde, il funzionamento di una radio AM
30. Definisci il campo elettrico indotto. Si tratta di un campo conservativo?
31.In che cosa consiste il paradosso di Ampère e come è stato superato?
32.Che cosa si intende con l’espressione corrente di spostamento?
33.Scrivi e commenta le equazioni di Maxwell.
34.In base a quali elementi è stato possibile ipotizzare che la luce sia un'onda
elettromagnetica?
35.Descrivi come possono essere generate le onde elettromagnetiche.
36.Descrivi come possono essere captate le onde elettromagnetiche.
37.Riassumi le caratteristiche più importanti relative alle onde elettromagnetiche.
38.Commenta
l'espressione
elettromagnetica.
analitica
che
descrive
l'intensità
di
un'onda
39.Descrivi le onde radio. Quale parte dello spettro elettromagnetico occupano e quali
sono le loro caratteristiche principali?
40.Descrivi le microonde e alcune loro applicazioni.
41.Descrivi il funzionamento di una radio in modulazione di ampiezza.