Concetti Chiave
- Il problema richiede di calcolare il lavoro della forza elettrica nello spostamento di cariche tra i poli di una batteria con una differenza di potenziale di 24,0 V.
- La carica positiva in movimento corrisponde a 1,6022 \cdot 10^{-1} C, derivante dal numero di cariche elementari specificato.
- La formula utilizzata per calcolare il lavoro è L = -ΔV · q, dove ΔV è la differenza di potenziale e q è la carica.
- Il lavoro compiuto dalla forza elettrica durante lo spostamento della carica è di 3,84 J.
- Il calcolo del lavoro implica l'uso della relazione tra lavoro, energia potenziale e carica, evidenziando i concetti chiave dell'elettromagnetismo.
Di seguito risolveremo un problema di elettromagnetismo, la cui richiesta è il calcolo del lavoro della forza elettrica associata allo spostamento di cariche tra due poli di una pila. Non è particolarmente difficile, serve solo ricordare la relazione tra lavoro, energia potenziale e carica! Vediamo il testo dell'esercizio.
Testo dell'esercizio
Tra i poli di una batteria da automobile vi è una differenza di potenziale di[math]24,0 V[/math]
. Calcola il lavoro che compie la forza elettrica quando una carica positiva, equivalente a [math]1,00 \cdot 10^{18} [/math]
cariche elettriche elementari, si sposta dal polo positivo a quello negativo della batteria.
Svolgimento
La carica elementare di cui parla il testo è quella dell'elettrone, che ha un valore (in modulo!) pari a[math]1,6022 \cdot 10^{-19} C[/math]
.Di conseguenza, la carica positiva di cui parla il problema corrisponde a
[math]1,6022 \cdot 10^{-19} C \cdot 1,00 \cdot 10^{18} = 1,6022 \cdot 10^{-1} C [/math]
[math]\Delta V = - L/q [/math]
e ricaviamo la formula inversa:[math] \Delta V = -L / q \to L = -\Delta V \cdot q [/math]
Il lavoro cercato vale quindi:
[math] L = - \Delta V \cdot q = - 24,0 V \cdot 0,16022 C = 3,84 J [/math]
Domande da interrogazione
- Qual è la differenza di potenziale tra i poli di una batteria da automobile?
- Come si calcola il lavoro compiuto dalla forza elettrica durante lo spostamento di una carica?
- Qual è il valore del lavoro compiuto dalla forza elettrica per una carica di \( 1,6022 \cdot 10^{-1} C \) spostata tra i poli della batteria?
La differenza di potenziale tra i poli di una batteria da automobile è di 24,0 V.
Il lavoro si calcola utilizzando la formula \( L = -\Delta V \cdot q \), dove \( \Delta V \) è la differenza di potenziale e \( q \) è la carica.
Il lavoro compiuto dalla forza elettrica è di 3,84 J, calcolato come \( L = -24,0 V \cdot 0,16022 C \).
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