ELETTROSTATICA
ELETTROSTATICA
INTRODUZIONE
L'elettricità è un fenomeno noto fin dall'antichità. Infatti strofinando l'ambra si potevano attirare piccoli oggetti.
SPIEGAZIONE MICROSCOPICA DELL'ELETTRIZZAZIONE
Le cause sono dovute all'allontanarsi degli elettroni più esterni dall'atomo. Ne segue che le cariche sono di due tipi: positive o negative.
CONDUTTORI ED ISOLANTI
Alcuni atomi perdono più facilmente gli elettroni di altri.
Questi sono conduttori, gli altri invece si chiamano isolanti.
Se hanno caratteristiche intermedie si chiamano semiconduttori.
TIPI DI ELETTRIZZAZIONE
Noi abbiamo tre tipi di elettrizzazione: strofinio, contatto e induzione.
Le cariche restano nella regione di strofinio negli isolanti.
Negli altri due casi, invece, il fenomeno carica i conduttori.
ELETTROSCOPIO ED ELETTROMETRO
Per misurare l'intensità della carica possiamo usare l'elettroscopio e l'elettrometro, che si differenziano perchè il secondo ha una scala graduata
LA LEGGE DI COULOMB
Le forze che agiscono tra le cariche furono definite Da Coulomb nel 1785
LA COSTANTE DIELETTRICA
Le costante che troviamo nella legge di Coulomb dipende dal mezzo in cui sono immerse le cariche
ESERCIZI
ESERCIZIO 1: quattro cariche qa=-2nC, qb=+2nC,qc =-2nC,qd =+2nC sono disposte ai vertici di un rombo ABCD la cui diagonale maggiore AC misura 7,6 centimetri mentre la minore è di 3,8.
Calcola la forza su una carica posta al centro.
ESERCIZIO
ESERCIZIO 2: quattro cariche qa=-2nC, qb=-2nC,qc =+2nC,qd =+2nC sono disposte ai vertici di un rombo ABCD la cui diagonale maggiore AC misura 7,6 centimetri mentre la minore è di 3,8.
Calcola la forza su una carica posta al centro.
ESERCIZIO
IL CONCETTO DI CAMPO
Parliamo di campo quando ogni punto dello spazio risente di una proprietà dovuta alla presenza di un qualcosa, come una massa o una carica.
Infatti le cariche perturbano lo spazio circostante dando la proprietà di esercitare una forza su oggetti dotati di carica.
Il concetto, importantissimo, fu introdotto da Faraday con le linee di forza nel 1830
IL CAMPO ELETTRICO
Una carica crea un campo vettoriale di forze analogo a quello gravitazionale.
Questo campo si chiama campo elettrico.
Il campo elettrico dipende dalla distribuzione delle cariche che lo generano
IL PRINCIPIO DI SOVRAPPOSIZIONE E LE LINEE DI CAMPO
Per trovare in ogni punto il valore del campo usiamo il principio di sovrapposizione, che afferma che il campo in un punto è la somma dei campi delle singole cariche.
Dal campo in un punto, traslando nella direzione del vettore risultante, possiampo trovare un nuovo punto su cui trovare a sua volta il campo.
Continuando così traccio una linea di campo, e facendone diverse creo una rappresentazione dell'andamento del campo.
CAMPI CONSERVATIVI
I campi sono conservativi quando il lavoro fatto per andare in due punti dipende solo dai punti di partenza e di arrivo e NON dal cammino.
Il campo elettrico di una distribuzione di cariche è un campo conservativo.
TEOREMA DI GAUSS
VETTORE SUPERFICIE
Il vettore superficie è un vettore perpendicolare ad una superficie piana con modulo pari all'area della superficie stessa.
Se la superficie è curva si scompone in tanti vettori superfie con aree approssimativamente piane.
Se la superficie è chiusa il vettore superficie ha verso diretto all'esterno della superficie stessa.
IL CONCETTO DI FLUSSO DI UN VETTORE
Utilizzando il vettore superficie, possiamo calcolare il flusso di una qualsiasi grandezza vettoriale che attraversa la superficie stessa.
In idraulica con il concetto di flusso ci calcoliamo la portata di un fluido.
IL FLUSSO DEL CAMPO ELETTRICO
Utilizzando le linee di campo elettrico attraverso una superficie, possiamo definire il flusso di un campo elettrico.
TEOREMA DI GAUSS PER IL CAMPO ELETTRICO
Il teorema di Gauss afferma che il flusso del campo elettrico attraverso una superficie chiusa dipende solo dalle cariche in essa racchiuse.
In particolare vale la somma delle cariche diviso la costante dielettrica
Il teorema generalizza Coulomb, che si poteva applicare solo con poche cariche elementari.
Studiando casi particolari possiamo determinare il campo elettrico di molte situazioni comuni.
IL CAMPO ELETTRICO DI UNA LASTRA PIANA INFINITA
Con il teorema di Gauss siamo in grado di calcolarci il campo elettrico di una lastra piana infinita
L'ENERGIA POTENZIALE E IL POTENZIALE ELETTRICO
ENERGIA POTENZIALE E POTENZIALE ELETTRICO
L'energia potenziale gravitazionale è pari al lavoro fatto per portare in quota una massa da un piano di riferimento.
In modo analogo l'energia potenziale elettrica è pari al lavoro fatto da forze esterne su delle cariche.
Possiamo anche vederlo come il lavoro fatto per assemblare un sistema di cariche.
Normalmente noi ci riferiamo alla differenza di potenziale e di energia potenziale tra due punti
IL VOLT
Il volt è l'unità di misura del potenziale elettrico.
UNITA' DI MISURA DEL CAMPO ELETTRICO
Il campo elettrico può avere diverse unità di misura.
RELAZIONI TRA CAMPO ELETTRICO E POTENZIALE ELETTRICO
Il campo elettrico e il potenziale elettrico sono in relazione come la forza e l'energia.
Sono infatti forza per unità di carica ed energia per unità di carica.
Pertanto sono calcolabili uno dall'altra.
CORRENTE ELETTRICA
Corrente elettrica e pila Fem Potenza elettrica Il chilowattora Prima Legge di Ohm dimostrazione della prima legge di Ohm Seconda Legge di Ohm Effetto Joule Resistenza equivalente Partitore tensione Partitore corrente Potenza nei partitori Circuito elettrico elementare Osservazioni Ampere e Coulomb La resistenza elettrica Resistenze in serie e in parallelo I fulmini