Fisica - Scuola secondaria di secondo grado Il campo elettrico e il potenziale Il potenziale elettrico e la differenza di potenziale Relazione tra campo elettrico e differenza di potenziale

Energia potenziale elettrica e potenziale elettrico

20 esercizi

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Due cariche, q₁ e q₂, sono posizionate in due diversi punti dello spazio che hanno potenziale elettrico V. Le due cariche hanno anche la stessa energia potenziale elettrica?

A: No, perché il potenziale V in un punto dipende dalla carica presente in quel punto, mentre l'energia potenziale elettrica U è indipendente dalla carica.

B: No, perché l'energia potenziale elettrica U in un punto dipende dalla carica presente in quel punto tanto quanto dipende dal potenziale elettrico V.

C: Sì. Se infatti il potenziale elettrico nei punti in cui sono disposte le cariche è lo stesso, indipendentemente dal segno e dalla grandezza delle cariche, sarà la stessa anche la loro energia potenziale elettrica.

D: Sì, perché potenziale elettrico ed energia potenziale elettrica non sono altro che termini diversi per esprimere lo stesso concetto.

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La figura mostra una carica positiva che si sta muovendo dal punto A al punto B all'interno di un campo elettrico uniforme. La forza elettrica compie sulla carica un lavoro ________ e di conseguenza la sua energia potenziale elettrica ________.

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Una carica positiva (q = +6,0 μC) all'interno di un campo elettrico uniforme si muove dal punto A al punto B accelerando. Il lavoro compiuto dalla forza elettrica è L_AB = +3,0 x 10^-3 J. Determina la differenza di potenziale V_B - V_A.

V_B - V_A = ________ x 10² V

Per i numeri decimali usa la virgola e non il punto (per es. 56,2 e non 56.2). Fai attenzione alle cifre significative!

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Un protone si muove accelerando dal punto A al punto B all'interno di un campo elettrico uniforme (fig. a).
All'interno di un campo elettrico con le stesse caratteristiche, un elettrone si muove accelerando dal punto B al punto A (fig. b). La distanza percorsa dalle due particelle è la stessa. Cosa si può dire del cambiamento dell'energia potenziale elettrica del protone rispetto a quella dell'elettrone?

A: Non è possibile stabilire un confronto perché le due particelle si muovono in verso opposto.

B: Il protone e l'elettrone subiscono la stessa variazione di energia potenziale elettrica.

C: Dato che la carica del protone è più grande della carica dell'elettrone, il protone subisce una maggiore variazione dell'energia potenziale elettrica.

D: Il protone subisce una minore variazione della propria energia potenziale elettrica perché la sua velocità nel punto B è minore della velocità dell'elettrone nel punto A.

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Una carica puntiforme q è posta nell'origine degli assi. Una carica q₀ può essere posizionata nel punto P₁, a una distanza r dall'origine (parte alta della figura). Una carica 2q₀, invece, può essere sistemata nel punto P₂, distante 2r dall'origine (parte bassa della figura). Tutte le cariche sono positive. Quale delle seguenti affermazioni relative ai potenziali elettrici nei punti P₁ e P₂ è corretta?

A: I punti P₁ e P₂ hanno lo stesso potenziale elettrico.

B: Il potenziale elettrico nel punto P₁ è minore di quello nel punto P₂, perché r è più piccola di 2r.

C: Il potenziale elettrico nel punto P₁ è minore di quello nel punto P₂, perché q₀ è più piccola di 2q₀.

D: Il potenziale elettrico nel punto P₁ è maggiore di quello nel punto P₂, perché r è più piccola di 2r.

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La figura mostra tre configurazioni di particelle cariche, tutte posizionate alla stessa distanza dall'origine del sistema di riferimento. Ordina in modo decrescente le tre configurazioni di particelle rispetto al potenziale V che ciascuna di esse crea nell'origine del proprio sistema di riferimento.

A: A, poi B e C a pari merito.

B: A, B, C.

C: B, A, C.

D: A e C a pari merito, poi B.

E: B, C, A.

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La figura mostra due diverse configurazioni di carica, anche se in ciascuna di esse è presente una carica q nell'origine. Nella configurazione più in alto, una carica q₀ è posizionata a una distanza r dall'origine; nella configurazione più in basso invece una carica 2q₀ si trova a una distanza 2r dall'origine. Tutte le cariche sono positive. Quale delle seguenti affermazioni relative all'energia potenziale elettrica delle due configurazioni di carica è corretta?

A: L'energia potenziale elettrica delle due configurazioni di carica è la stessa.

B: Le cariche della configurazione in alto hanno un'energia potenziale elettrica minore perché
sono più vicine tra loro.

C: Le cariche della configurazione in alto hanno un'energia potenziale elettrica maggiore perché
sono più vicine tra loro.

D: Le cariche della configurazione in basso hanno un'energia potenziale elettrica maggiore perché hanno una carica totale più grande.

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La figura mostra una carica puntiforme q = +1,5 μC e due punti dello spazio A e B. Calcola la differenza di potenziale elettrico V_A - V_B, facendo attenzione al segno.

V_A - V_B = ________ x 10³ V

Per i numeri decimali usa la virgola e non il punto (per es. 56,2 e non 56.2). Fai attenzione alle cifre significative!

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La figura mostra quattro coppie di particelle cariche separate dalla stessa distanza. Metti le coppie in ordine decrescente rispetto alla loro energia potenziale elettrica (la prima deve essere la più grande di segno positivo).

A: A e B a pari merito, C, D.

B: A e C a pari merito, poi B e D a pari merito.

C: A, B, C, D.

D: B, A, C e D a pari merito.

E: C, B, D, A.

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All'interno di una certa regione di spazio, il potenziale elettrico V è costante in ogni punto.
Quale delle seguenti affermazioni è corretta?

A: Una carica elettrica inserita in questa regione di spazio sperimenta una forza elettrica.

B: All'interno della regione il campo elettrico è zero ovunque.

C: All'interno della regione di spazio anche il campo elettrico è costante (ma diverso da zero).

D: All'interno della regione di spazio il campo elettrico varia da punto a punto.

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La figura mostra tre condensatori piani con le rispettive armature separate dalla stessa distanza. Metti in ordine decrescente i condensatori rispetto all'intensità del campo elettrico che si genera al loro interno.

A: B, C, A.

B: A, C, B.

C: C, B, A.

D: C, A, B.

E: A, B, C.

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Il grafico mostrato in figura riproduce l'andamento di un potenziale elettrico V in funzione dello spostamento s.
Il grafico è costituito da quattro segmenti. Metti in ordine decrescente i quattro segmenti rispetto al modulo del campo elettrico che si misura in corrispondenza di essi.

A: A, B, D, C.

B: B, D, C, A.

C: D, B, A e C a pari merito.

D: A e C a pari merito, B e D a pari merito.

E: D, C, B, A.

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Il grafico mostrato in figura riproduce l'andamento di un potenziale elettrico V in funzione dello spostamento s. Determina il campo elettrico nella regione compresa tra 0,20 m e 0,60 m. Scrivi il risultato includendo il segno del campo.

E = ________ V/m

Per i numeri decimali usa la virgola e non il punto (per es. 56,2 e non 56.2). Fai attenzione alle cifre significative!

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Le due armature di un condensatore piano sono separate da 1,5 cm. Il potenziale dell'armatura negativa è uguale a 0 V, mentre a metà strada tra le due armature il potenziale vale +15 V (guarda la figura).
Quanto vale il campo elettrico all'interno del condensatore (considera positivo il verso che punta in alto)?

E = ________ x 10³ V/m

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Immaginiamo di raddoppiare la lunghezza e la larghezza delle armature di un condensatore piano; poi raddoppiamo anche la distanza che le separa.
Cosa succede alla capacità del condensatore?

A: La capacità diminuisce di un fattore 2.

B: La capacità cresce di un fattore 4.

C: La capacità diminuisce di un fattore 4.

D: La capacità cresce di un fattore 8.

E: La capacità cresce di un fattore 2.

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Un condensatore piano è collegato a una batteria che mantiene costante la differenza di potenziale tra le sue armature. Se le armature vengono allontanate tra loro in maniera tale che la distanza che le separa aumenti, cosa succede alla quantità di carica depositata su di esse?

A: La carica diminuisce, perché la capacità aumenta.

B: La carica aumenta, perché la capacità diminuisce.

C: La carica diminuisce, perché anche la capacità diminuisce.

D: Non accade nulla; la carica sulle armature resta la stessa.

E: La carica aumenta, perché anche la capacità aumenta.

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Quali sono le due (o più) azioni che aumenterebbero l'energia immagazzinata in un condensatore piano quando la differenza di potenziale tra le sue armature viene mantenuta costante?

1. Aumentare la superficie delle armature.
2. Diminuire la superficie delle armature.
3. Aumentare la distanza tra le armature.
4. Diminuire la distanza tra le armature.
5. Inserire un dielettrico tra le armature.

A: 2, 4.

B: 2, 3, 5.

C: 1, 3.

D: 1, 4, 5.

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Un condensatore scarico è capace di immagazzinare 1,0 x 10^-4 J di energia quando viene collegato a una certa batteria. Se la distanza tra le armature viene dimezzata e lo spazio che le separa viene riempito da un dielettrico (ε_r = 3,0), quanta energia potrà essere immagazzinata in questo "nuovo" condensatore quando lo colleghiamo alla stessa batteria utilizzata in precedenza?

Energia = ________ x 10^-4 J.

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Una superficie equipotenziale è una superficie sulla quale il ________ elettrico è ________ in tutti i punti. La forza elettrica non compie lavoro quando una carica si muove su una superficie equipotenziale, perché la forza è sempre ________ allo ________ della carica.

Posizionamento

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Il campo elettrico generato da una particolare configurazione di carica è in grado di far compiere a una carica puntiforme un percorso chiuso. Quanto lavoro hanno compiuto le forze del campo elettrico sulla carica al termine di questo percorso?

A: Il lavoro compiuto dipende dal segno della carica.

B: Non siamo in grado di stabilirlo.

C: Il lavoro compiuto dipende dalla lunghezza del percorso chiuso.

D: Il lavoro totale è uguale a zero.

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