Quattro sfere conduttrici, di raggi r1 = 3,4 cm, r2 = 7,6 cm, r3 = 12,8 cm e r4 = 2,8 cm hanno cariche elettriche q1 = 1,4 nC, q2 = −2,8 nC, q3 = 5,6 nC e q4 = -18,6 nC.
Le tre sfere vengono messe a contatto con lunghi fili sottili di capacità trascurabile.
  1. Determina la capacità del sistema costituito dalle quattro sfere collegate tra loro.
  2. Determina il potenziale delle quattro sfere collegate.
  3. Determina la carica presente sulle quattro sfere.



Quando le tre sfere sono poste in contatto con i fili, dal punto di vista elettrico, si comportano come un unico conduttore e quindi assumono tutte lo stesso potenziale.
Le cariche si ridistribuiscono tra le sfere e le quattro sfere avranno, nel loro insieme, una carica di: Q = q 1 + q 2 + q 3 + q 4 = 1.4 2.8 + 5.6 18.6 = 14.4 nC Q= q_1 + q_2 + q_3 + q_4 = 1.4 -2.8+5.6-18.6 = -14.4`nC
Poichè hanno lo stesso potenziale le quattro sfere sono conduttori collegati in parallelo e per questo motivo la capacità equivalente è data dalla somma delle singole capacità:
Ceq = C 1 + C 2 + C 3 + C 4 = 4 π ϵ 0 ( r 1 + r 2 + r 3 + r 4 ) = 4 π 8.86 10 12 ( 0.034 + 0.076 + 0.128 + 0.028 ) 30 pF Ceq = C_1 + C_2 + C_3 + C_4 = 4 %pi %epsilon_0 (r_1 + r_2 + r_3 + r_4) = 4 %pi cdot 8.86 cdot10^-12 cdot (0.034 + 0.076 + 0.128 + 0.028) approx 30`pF
Il potenziale delle quattro sfere collegate è: V = Q C eq = 14.4 nC 0.03 nF = 480 V V= Q over C_eq = {-14.4`nC} over {0.03~nF}= - 480`V
Infine la carica sulle quattro sfere:
Q 1 = C 1 V = 4 π ϵ 0 r 1 V = 4 π 8.86 10 12 0.034 ( 480 ) 1.8 nC Q 2 = C 2 V = 4 π ϵ 0 r 2 V = 4 π 8.86 10 12 0.076 ( 480 ) 4.1 nC Q 3 = C 3 V = 4 π ϵ 0 r 3 V = 4 π 8.86 10 12 0.128 ( 480 ) 6.8 nC Q 4 = C 4 V = 4 π ϵ 0 r 4 V = 4 π 8.86 10 12 0.028 ( 480 ) 1.5 nC Q_1 = C_1 cdot V = 4 %pi %epsilon_0 r_1 cdot V = 4 %pi cdot 8.86 cdot 10^-12 cdot 0.034 cdot (-480) approx -1.8`nC newline newline Q_2 = C_2 cdot V = 4 %pi %epsilon_0 r_2 cdot V = 4 %pi cdot 8.86 cdot 10^-12 cdot 0.076 cdot (-480) approx -4.1`nC newline newline Q_3 = C_3 cdot V = 4 %pi %epsilon_0 r_3 cdot V = 4 %pi cdot 8.86 cdot 10^-12 cdot 0.128 cdot (-480) approx -6.8`nC newline newline Q_4 = C_4 cdot V = 4 %pi %epsilon_0 r_4 cdot V = 4 %pi cdot 8.86 cdot 10^-12 cdot 0.028 cdot (-480) approx -1.5`nC