carica in moto in un campo magnetico

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andrea96
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carica in moto in un campo magnetico

Messaggio da andrea96 » 27 nov 2014, 15:06

continuo imperterrito nel mio tentativo di rianimare il forum a due settimane dalla gara di istituto!
Un campo magnetico in direzione è confinato in una zona circolare e il suo modulo è dipendente solo dalla distanza dall'asse di di simmetria del campo. Una carica viene sparata dal centro con una velocità tale che la carica riesca a uscire dalla zona.
Dimostrare che se il flusso totale del campo sulla superficie della zona dove esso è situato è nullo, allora la carica esce dalla zona radialmente.
[suggerimento: non tentate di farlo in maniera bruta perchè non ne venite fuori]

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Simone256
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Re: carica in moto in un campo magnetico

Messaggio da Simone256 » 3 dic 2014, 16:34

Soluzione numero 1:
Ipotizziamo che dal centro partano tantissime cariche in molte direzioni aventi tutte la stessa velocità iniziale e stessa carica... Per simmetria se una carica uscendo dal campo magnetico avrà velocità tangenziale non nulla tutte le altre ce l'avranno con lo stesso verso. Si genererebbe così una corrente se supponiamo di "seguire" le cariche con un conduttore circolare che si allarga partendo dal centro fino ad avere circonferenza uguale a quella del perimetro del campo; tuttavia si ha la relazione:

dove è una costante; integrando si ha:

Poichè sia la corrente iniziale che il flusso iniziale sono nulli per la geometria del problema (le cariche all'inizio hanno velocità tangenziale nulla e la spira ha area nulla) e poichè per ipotesi il flusso totale è nullo si avrà che la corrente finale sarà nulla; pertanto le cariche avranno velocità esclusivamente radiale.

Questa soluzione non mi convince moltissimo sia per la presenza del conduttore sia perchè di solito un aumento temporale di flusso causa un potenziale in una spira e quindi una corrente, se il flusso aumenta linearmente la corrente sarà costante mentre qui la corrente aumenterebbe in maniera costante... Forse la relazione sopra che rimanda al concetto di induttanza ha senso solo nei conduttori e nei circuiti elettrici nel momento che l'aumento di corrente è la causa dell'aumento di flusso che genera una potenziale nel circuito!
Se togliamo il conduttore però possiamo immaginarci semplicemente la formazione di un campo elettrico che genera circuitazione non nulla; da cui uno spiegabile aumento di corrente come da soluzione... Sembra sensato ma sono parecchio confuso :|


Soluzione numero 2:
Indicando con L il momento angolare rispetto al centro si ha:

Integrando e ricordando che il momento angolare della carica inizialmente è nullo:

Il caso particolare del problema segue immediatamente ponendo . :)
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andrea96
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Re: carica in moto in un campo magnetico

Messaggio da andrea96 » 3 dic 2014, 17:57

la soluzione 1 ti avevo già detto che mi piace molto.
Sulla soluzione due avrei un obbiezione: hai trattato tutti come scalari, alla fine torna però andrebbe dimostrato! l'idea è quella però prova a metterti in coordinate polari e a scomporre i vettori nelle direzioni radiale e tangenziale.

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Simone256
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Re: carica in moto in un campo magnetico

Messaggio da Simone256 » 3 dic 2014, 22:13

Ma dato che la forza magnetica tangenziale (e quindi la variazione del momento angolare) è data solo dalla componente radiale della velocitá non mi basta lavorare semplicemente con la variazione in modulo della distanza dal centro?
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andrea96
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Re: carica in moto in un campo magnetico

Messaggio da andrea96 » 3 dic 2014, 22:48

Simone256 ha scritto:Ma dato che la forza magnetica tangenziale (e quindi la variazione del momento angolare) è data solo dalla componente radiale della velocitá non mi basta lavorare semplicemente con la variazione in modulo della distanza dal centro?
si hai ragione :D :D :D

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