Pregunta
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OO Una carica genera, alla distanza di 20 cm , un campo elettrico di modulo \( 5 \cdot 10^{4} \mathrm{~N} / \mathrm{C} \). Calcola il va- lore della carica. SUGGERIMENTO Dall'espressione di E devi ricavare la for- mula inversa per... \( \left[2,2 \cdot 10^{-7} \mathrm{C}\right] \)

Ask by Frazier Kelley. in Italy
Jan 10,2025

Solución de tutoría real

Respuesta verificada por el tutor

Responder

La carica è circa \( 2.2 \times 10^{-7} \) coulomb.

Solución

Per calcolare il valore della carica \( Q \) che genera un campo elettrico di modulo \( 5 \cdot 10^{4} \, \text{N/C} \) a una distanza di 20 cm, utilizziamo la formula del campo elettrico generato da una carica puntiforme: \[ E = \frac{k \cdot Q}{r^2} \] Dove: - \( E \) è il campo elettrico, - \( k \) è la costante elettrostatica (\( k = 8.99 \cdot 10^{9} \, \text{N} \cdot \text{m}^2/\text{C}^2 \)), - \( Q \) è la carica, - \( r \) è la distanza dalla carica. Vogliamo trovare \( Q \), quindi riorganizziamo la formula: \[ Q = \frac{E \cdot r^2}{k} \] **Dati:** - \( E = 5 \cdot 10^{4} \, \text{N/C} \) - \( r = 20 \, \text{cm} = 0.2 \, \text{m} \) - \( k = 8.99 \cdot 10^{9} \, \text{N} \cdot \text{m}^2/\text{C}^2 \) **Calcolo:** \[ Q = \frac{5 \cdot 10^{4} \, \text{N/C} \times (0.2 \, \text{m})^2}{8.99 \cdot 10^{9} \, \text{N} \cdot \text{m}^2/\text{C}^2} \] Prima calcoliamo \( r^2 \): \[ r^2 = (0.2 \, \text{m})^2 = 0.04 \, \text{m}^2 \] Ora sostituiamo: \[ Q = \frac{5 \cdot 10^{4} \times 0.04}{8.99 \cdot 10^{9}} = \frac{2000}{8.99 \cdot 10^{9}} \approx 2.22 \cdot 10^{-7} \, \text{C} \] **Risultato:** La carica \( Q \) è approssimativamente: \[ Q \approx 2.2 \cdot 10^{-7} \, \text{C} \]

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Bonus Knowledge

Per calcolare il valore della carica elettrica \( q \), utilizziamo la formula del campo elettrico generato da una carica puntiforme, che è \( E = \frac{k \cdot |q|}{r^2} \), dove \( k \) è la costante elettrostatica (\( 8,99 \cdot 10^9 \mathrm{~N m^2/C^2} \)), \( E \) è il campo elettrico e \( r \) è la distanza dalla carica. Da questa formula, isoliamo \( q \): \[ q = \frac{E \cdot r^2}{k} \] Sostituendo i valori \( E = 5 \cdot 10^4 \mathrm{~N/C} \) e \( r = 0.2 \mathrm{~m} \): \[ q = \frac{(5 \cdot 10^4) \cdot (0.2^2)}{8,99 \cdot 10^9} \approx 2,2 \cdot 10^{-7} \mathrm{~C} \] Nel mondo reale, le applicazioni delle cariche elettriche e dei campi elettrici sono ovunque! Ad esempio, i condensatori, che immagazzinano energia elettrica, funzionano grazie a cariche elettriche accumulate su piastre metalliche. Sono essenziali in dispositivi elettronici come smartphone e computer, dove consentono la stabilità delle tensioni e l’efficienza energetica. Quindi, la comprensione delle cariche e dei campi elettrici non è solo teoria, ma un elemento chiave dietro molte tecnologie che usiamo ogni giorno! Un errore comune nel calcolo di cariche e campi elettrici è scambiare le unità di misura. Ricordati sempre di convertire le distanze in metri e di utilizzare le giuste costanti, perché anche un piccolo errore può portare a risultati completamente sbagliati! Inoltre, è importante non dimenticare il segno della carica se la direzione del campo elettrico è coinvolta: cariche positive creano campi diretti verso l'esterno, mentre quelle negative li attirano verso di sé!

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