Gli elettrodi di una candela di un’automobile
Categoria: FISICA |
Testo del Quesito:
Gli elettrodi di una candela di un’automobile sono a una distanza di 0,635 mm l’uno dall’altro. Per generare una scintilla e incendiare la miscela d’aria e carburante nel motore è richiesto un campo elettrico di 3,0 x 10^6 V/m.
1. Quale differenza di potenziale deve essere applicata alla candela per generare la scintilla?
2. Se la distanza tra gli elettrodi viene aumentata, la differenza di potenziale richiesta aumenta, diminuisce o rimane la stessa? Giustifica la risposta.
3. Calcola la differenza di potenziale richiesta se la distanza tra gli elettrodi è di 1,27 mm.
Introduzione all’Argomento:
L’elettrostatica è una disciplina che studia le cariche elettriche statiche (hanno grandezza e posizione invariabili nel tempo), generatrici del campo elettrico. Quest’ultimo è una grandezza vettoriale generata da una carica Q nello spazio. In particolare, esso si definisce come rapporto tra la forza di Coulomb esercitata da una carica Q su una carica di prova q e la carica q stessa. Si tratta di un argomento fondamentale nello studio della fisica, in quanto, insieme a quello magnetico, costituisce il campo elettromagnetico, responsabile dei fenomeni di interazione elettromagnetica. Introdotto da Michael Faraday per spiegare l’interazione tra due cariche poste ad una certa distanza, il campo elettrico si propaga alla stessa velocità della luce e, nel Sistema Internazionale, si misura in N/C (Newton / Coulomb).
Analisi dell’Esercizio:
In questo esercizio dobbiamo analizzare gli elettrodi di una candela di un’automobile. Sapendo che per generare una scintilla e incendiare la miscela d’aria e carburante nel motore è richiesto un campo elettrico di 3,0 x 10^6 V/m, posso determinare la relativa differenza di potenziale necessaria applicando la relazione che lega le due grandezze. Data la formula appena citata, posso affermare che, qualora aumentasse la distanza tra gli elettrodi, la tensione aumenterebbe, in quanto, a parità di altre condizioni, vi è una relazione di proporzionalità diretta (i calcoli ci daranno conferma o meno).
Risoluzione dell’Esercizio:
Determino il valore della differenza di potenziale applicando la formula che lo lega al campo elettrico:
$$\Delta V=Ed=3,0\times$$
$$\times10^6\frac{V}{m}\times0,635\times10^{-3}m=1,9\times10^3V$$
Osservando la formula che ho utilizzato noto che vi è una proporzionalità diretta tra differenza di potenziale e distanza tra gli elettrodi; dunque aumentando la distanza aumenterà anche la differenza di potenziale richiesta.
Infatti se $d=1,27mm$:
$$\Delta V=Ed=3,0\times$$
$$\times10^6\frac{V}{m}\times1,27\times10^{-3}m=3,8\times10^3V$$
