Classe quarta, secondaria di secondo gradoPercorso edumaterial
Che cosa imparerai
- Ricostruire correnti di ramo e potenze.
- Distinguere carica fissa e tensione fissa in un condensatore.
Prima di iniziare
- Bilanci energetici
- Proporzioni
- Unità SI
Il collegamento fa parte del problema
Una tensione di generatore non è la tensione su ogni resistore in serie; una corrente totale non è quella di ogni ramo in parallelo. Prima della formula occorre ricostruire i collegamenti. Nei condensatori la connessione o il distacco dalla sorgente decide quale grandezza rimane fissa quando si modifica la capacità.
Serie e parallelo
In serie la corrente è comune e le tensioni si ripartiscono secondo R. In parallelo la tensione è comune e le correnti si sommano. Queste relazioni si riferiscono a resistori ohmici a temperatura costante e generatori ideali. Una lampada che si scalda può cambiare resistenza; un grafico non lineare V-I richiede un modello più adatto di un R costante scelto da una sola lettura.
Un circuito composto
Verifica energetica
Il condensatore isolato
Per il condensatore ideale Q = CV e U = Q²/(2C) = CV²/2. Quando è scollegato senza perdite, Q resta uguale. Se C raddoppia, V e U si dimezzano. Isolato elettricamente non significa escluso da lavoro meccanico: modificare la geometria può scambiare energia con un agente esterno.
Sorgente collegata
Due formule non danno due risposte
Prova subito
Due rami da 4 e 12 Ω in parallelo sotto 12 V ideali. Calcola le correnti, la potenza totale e l’energia in 5 s.
Vedi la soluzione spiegata
Risposta: 3 A e 1 A; 48 W; 240 J.
Correnti da V/R; totale 4 A; P sorgente 12 × 4.
Una sorgente da 6 V alimenta 2 Ω in serie al parallelo di due 8 Ω. Trova la potenza in uno dei rami.
Vedi la soluzione spiegata
Risposta: 2 W.
R totale 6 Ω; I totale 1 A; V rami 4 V; P = 16/8.
C = 3 μF a 12 V, poi scollegato; C finale 9 μF. Trova Q, V finale e U finale.
Vedi la soluzione spiegata
Risposta: Q = 36 μC; V finale 4 V; U finale 72 μJ.
Q fissa; V = Q/C; U = QV/2.
Lo stesso condensatore passa da 3 a 9 μF rimanendo collegato a 12 V. Come cambiano Q e U e perché il confronto col caso isolato è diverso?
Vedi la soluzione spiegata
Risposta: Q passa da 36 a 108 μC; U da 216 a 648 μJ; la sorgente mantiene V e trasferisce carica.
Criterio: due valori finali, vincolo V fisso e scambio con la sorgente.
Allineamento curricolare e fonti
- Secondo biennio del liceo scientifico ordinario; collocazione annuale editoriale, copertura parziale. · DM 211/2010 · Allegato F · Liceo scientifico ordinario · parte 1
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