Esercizi elettrostatica
Esercizi svolti e commentati di elettrostatica
In questa sezione del sito vengono proposti vari esercizi di elettrostatica.
La raccolta degli esercizi di seguito proposta è rivolta sia agli studenti universitari delle facoltà scientifiche che agli studenti di licei ed istituti tecnici.
Iniziamo con il ricordare che l'elettrostatica è quella branca dell'elettrologia che studia i fenomeni dovuti alla presenza, in una regione di spazio, di cariche elettriche positive e negative, separate le une dalle altre e in quiete. Alle cariche elettriche in quiete nel loro complesso si dà anche il nome di elettricità statica.
Ti mettiamo a disposizione una calcolatrice online e gratuita utile per svolgere i calcoli degli esercizi e un formulario di fisica.
Esercizi di elettrostatica
Di seguito gli esercizi di elettrostatica elencati secondo un ordine crescente di difficoltà.
Livello di difficoltà medio-basso
1.
Determinare la forza elettrica tra due cariche puntiformi di 1 μC ciascuna, poste alla distanza di 1,0 cm.
Lo svolgimento dell'esercizio lo trovi qui: forza elettrica tra due cariche.
2.
Su di una carica di 10 nC (nanocoulomb) posta in una certa regione dello spazio agisce una forza elettrica di intensità 5 · 10-4 N.
Calcolare l'intensità del campo elettrico.
Lo svolgimento dell'esercizio lo trovi qui: intensità del campo elettrico.
3.
Il nucleo dell'uranio è composto da 92 protoni e 146 neutroni ed ha una carica elettrica complessiva pari a 1,47·10-17 C.
Sapendo che la distanza media tra due protoni è pari a 7,4·10-15 m determinare la forza di natura elettrica che si instaura tra due protoni.
Di che genere sarà tale forza, repulsiva o attrattiva?
Lo svolgimento dell'esercizio lo trovi qui: forza che si instaura tra due protoni.
4.
Determinare l'intensità del campo elettrico generato da una carica elettrica di +1 μC alla distanza di 10 cm da essa.
Se raddoppia la distanza, come varia l'intensità del campo elettrico?
Rappresentare le linee di forza del campo.
Lo svolgimento dell'esercizio lo trovi qui: determinare l'intensità del campo elettrico.
5.
Due cariche elettriche sono una nove volte più grande dell'altra e sono poste nel vuoto ad una distanza di 5 cm tra di loro.
Sapendo che tra di esse si instaura una forza repulsiva di natura elettrica di intensità pari a 18 N, calcolare il valore delle due cariche.
Cosa si può dire sui segni delle cariche?
Lo svolgimento dell'esercizio lo trovi qui: calcolo del valore di una carica elettrica.
6.
Si hanno a disposizione due cariche elettrice Q1 e Q2.
Di Q2 si conosce il valore della carica che vale -3·10-5 C mentre di Q1 non si conosce la carica.
Quanto deve valere la carica Q1, se in un punto P posto lungo la congiungente delle due cariche a distanza doppia da Q1 rispetto alla distanza con Q2, il campo elettrico è nullo?
Lo svolgimento dell'esercizio lo trovi qui: determinare il valore di una carica elettrica.
7.
Due cariche elettriche da +4 μC e +12 μC sono poste alla distanza di 6,0 cm l'una dall'altra. Una terza carica elettrica di carica ignota Q viene posta esattamente nella posizione di equilibrio lungo la congiungente delle due cariche iniziali.
Determinare tale posizione di equilibrio.
Lo svolgimento dell'esercizio lo trovi qui: equilibrio di una carica elettrica.
8.
Tre particelle dotate di uguale carica elettrica pari a +0,1 μC sono poste ai tre vertici di un triangolo rettangolo i cui cateti misurano 6 cm.
Determinare l'intensità della forza elettrica risultante sulla carica posta sull'angolo retto. Determinarne inoltre direzione e verso.
Lo svolgimento dell'esercizio lo trovi qui: forza elettrica risultante.
9.
Quattro cariche elettriche sono disposte ai quattro vertici di un quadrato di lato 5 cm secondo la seguente figura:
Sapendo che q = 10-8 C e che L = 5 cm, determinare l'intensità della forza elettrica risultante sulla carica -2q.
Lo svolgimento dell'esercizio lo trovi qui: cariche elettriche poste ai vertici di un quadrato.
Livello di difficoltà medio-alto
10.
Due masse identiche portanti ciascuna una carica di 2,0·10-8 C, sono sospese a due fili di massa trascurabile, isolanti e di lunghezza 150 cm.
Le due sfere, una volta raggiunto l'equilibrio, si portano ad una distanza di 4 cm tra di loro.
Si determini la tensione del filo e la massa di ciascuna sfera.
Si ipotizzi che le due sfere siano puntiformi.
Lo svolgimento dell'esercizio lo trovi qui: cariche elettriche sospese a due fili.
11.
Tre cariche elettriche da 40 nC sono disposte in una configurazione stabile ai tre vertici di un triangolo equilatero il cui lato misura 10·
m.
Determinare quanto vale il campo elettrico risultante nel punto medio di un lato del triangolo, la sua direzione ed il verso.
Lo svolgimento dell'esercizio lo trovi qui: campo elettrico risultante nel punto medio di un lato di triangolo equilatero ai cui vertici sono disposte tre cariche elettriche.
12.
Due sferette identiche di massa 100 mg ciascuna e portanti ciascuna una carica Q sono sospese a due fili di massa trascurabile, isolanti e di lunghezza 20 cm.
Le due sfere, una volta raggiunto l'equilibrio, si portano ad una distanza tra di loro tale che ogni filo forma con la verticale un angolo di 30°.
Si determini la carica di ciascuna sferetta.
Lo svolgimento dell'esercizio lo trovi qui: sferette cariche elettricamente sospese a due fili.
13.
Due sferette possiedono entrambe carica positiva, tali per cui la somma di queste cariche è pari a 5,0·10-5 C.
Una volta poste nel vuoto a 2,0 metri di distanza l'una dall'altra, queste di respingono con una forza di intensità pari a 1 N.
Calcolare il valore di ciascuna delle due cariche.
Lo svolgimento dell'esercizio lo trovi qui: cariche elettriche poste nel vuoto.
14.
Due sferette dotate della medesima carica elettrica q e di uguale massa m sono sospese ciascuna ad un filo isolante di lunghezza L; ogni filo risulta appeso allo stesso punto.
Le due sfere, una volta in equilibrio, si portano a distanza d tra di loro e ogni filo risulta inclinato di un angolo α rispetto alla verticale in maniera simmetrica.
Determinare la relazione esistente tra q e α.
Discutere il risultato.
Lo svolgimento dell'esercizio lo trovi qui: angolo di inclinazione di due fili.
15.
Un campo elettrico ha intensità pari a 1,0 · 103 N/C.
Un elettrone la cui velocità iniziale è 5,0 · 108 cm/s si muove parallelamente alle linee di campo nello stesso verso delle linee di forza.
Quale distanza percorre l'elettrone prima di azzerare la propria velocità?
Ed in quanto tempo ciò avviene?
Lo svolgimento dell'esercizio lo trovi qui: elettrone che si muove parallelamente alle linee di un campo elettrico.
Livello di difficoltà: alto
16.
Tre sferette di massa 10 g sono sospese ognuna a un filo di lunghezza 1 m.
Ogni filo ha origine nello stesso punto del soffitto.
Ad un certo punto le tre sferette vengono caricate e si osserva che le tre masse, ora cariche, si allontanano tra di loro disponendosi in una posizione di equilibrio ed occupando i vertici di un triangolo equilatero di lato 10 cm.
Trovare quanto vale ciascuna carica.
Lo svolgimento dell'esercizio lo trovi qui: interazione tra cariche elettriche.
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