Spira ruota collegata a circuito in un campo magnetico

Messaggioda freshman » 19/09/2018, 06:45

Ciao, questo è un tema d'esame sull'elettromagnetismo che non sono riuscito a capire completamente.
Il testo è così:

Immagine

Allora, il verso del campo $B$ non è specificato, ma dato che l'elettrodo negativo si trova all'esterno del disco e tenendo conto che gli elettroni liberi del disco si muovono descrivendo come moto delle circonferenze e quindi la loro velocità è tangente alla circonferenza in ogni punto in cui si trovano, allora il verso di $B$ deve essere necessariamente verso il basso: usando la regola della mano sinistra (dato che ha carica negativa) l'elettrone subisce una forza diretta verso destra e ciò giustifica l'elettrodo negativo.
In questo modo gli elettroni fluiscono nel circuito.

Provando a risolvere il punto a) ho pensato:
$I = V / R$ con $V$ differenza di potenziale tra l'esterno e l'interno del disco, che è uguale al lavoro $L$ necessario per portare un elettrone dall'esterno all'interno del disco.
$L = F * l = q * v * B * R $ con $v = \omega * r $ funzione del raggio in cui si trova l'elettrone, quindi \[ L= \int_0^R q \omega\ r B\ \text{d} r = q \omega\ B \frac{R^2}{2}\ \]
\[ V=\frac{L}{q}\ = \omega\ B \frac{R^2}{2}\ \]
\[ I=\frac{V}{R}\ = \omega\ B \frac{R}{2}\ \]
Ed questo ero abbastanza sicuro che andasse bene

Passando al punto b) :
la corrente elettrica è contraria al moto degli eletttroni, cioè va dal morsetto negativo a quello positivo e a causa di $B$ la spira subisce una forza $F' = I B R$ che ha stessa direzione, ma verso opposto della velocità degli elettroni, quindi tende a rallentare la rotazione della spira. Io ho pensato (ma sicuramente c'è qualcosa che non va) che mi chiedesse la potenza $P_(n)$ necessaria per mantenerlo in moto a quella velocità $\omega\=32 (rad)/s$ che è uguale alla potenza effettiva del suo moto $P_(e)$ più la potenza di frenamento $P_{f}$ : $ P_(n) = P_(e) + P_{f}$
Saprei solo calcolare $ P_{f} $

Per il punto c) :
Ho tirato fuori la variabile massa non sapendo cosa fare

Qualche idea?
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Re: Spira ruota collegata a circuito in un campo magnetico

Messaggioda mgrau » 19/09/2018, 10:24

Per il punto b) La potenza prelevata dal circuito è $I^2R$, quindi la stessa deve essere fornita meccanicamente, visto che non ci sono altri attori
Per il punto c) visto che, come sopra, il circuito preleva una potenza che va come $omega^2$ e la potenza in un moto rotatorio si esprime come $M*omega$ ($M$ momento), ne segue che $M$ frenante va come $omega$.
Poi abbiamo $M = I*\dotomega$, quindi $\dot omega = -komega$ (il meno perchè il momento frena, e $k$ costante) che se non sbaglio implica una diminuzione esponenziale di $omega$
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Re: Spira ruota collegata a circuito in un campo magnetico

Messaggioda freshman » 20/09/2018, 20:50

mgrau ha scritto:Per il punto b) La potenza prelevata dal circuito è $I^2R$, quindi la stessa deve essere fornita meccanicamente, visto che non ci sono altri attori
Per il punto c) visto che, come sopra, il circuito preleva una potenza che va come $omega^2$ e la potenza in un moto rotatorio si esprime come $M*omega$ ($M$ momento), ne segue che $M$ frenante va come $omega$.
Poi abbiamo $M = I*\dotomega$, quindi $\dot omega = -komega$ (il meno perchè il momento frena, e $k$ costante) che se non sbaglio implica una diminuzione esponenziale di $omega$



Non mi è chiaro cosa sia questo: $ \dot omega $ ; e come si ricavi l'equazione del moto rotazionale mentre il disco frena
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Re: Spira ruota collegata a circuito in un campo magnetico

Messaggioda mgrau » 20/09/2018, 22:41

$ \dot omega $ è l'accelerazione angolare.
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