Elettromagnetismo

Forze elettriche e legge di Coulomb

Forza gravitazionale e forze elettriche

Forze F = G (M_AM_B)/r², forza gravitazionale.

G = 6,4.10^-11 N m²/kg².

Forze elettriche:

• Isolanti, ex. vetro, bachelite.
• Attrattive o repulsive.

Cariche elettriche ed elettroscopio

Cariche elettriche:

• Positive.
• Negative.

Elettroscopio: misura la quantità di carica.

Le foglie di oro si aprono ad un certo angolo.

Equilibrio tra forza repulsiva elettrica e attrattiva gravitazionale.

Natura microscopica

Natura microscopica: materia = nuclei + elettroni.

Isolante: elettroni legati al nucleo.

Conduttori metalli: elettroni legano per il materiale, elettroni mobili.

e_- m_e = 9,1.10^-31 kg.

q_e = -1,6.10^-19 c.

p₊ M_p ≈ 1,6.10^-27 kg.

q = +e.

q = n_ee q₁ = n_p e.

U_c carica macroscopica.

Principio di conservazione della carica. Le cariche, le cariche dei singoli corpi.

Normalmente tutti i corpi sono elettricamente neutri.

Somma algebrica di carica positiva e negativa pari a zero.

Forze

Forze.

F._g = ^{M_a M_b}/_r², forza gravitazionale.

F._g = 6.6 * 10^{-11 N m2}/_kg².

Forze elettriche:

• Isolanti ex vetro bachelite.
• Attrattive o repulsive.

Cariche elettriche positive negative.

Elettroscopio: misura la quantità di carica.

Angolo con vetro.

Le foglie di oro si aprono ad un certo angolo.

Equilibrio tra forza repulsiva elettrica e attrattiva gravitazionale.

Struttura microscopica

Struttura microscopica: materiale = nuclei + elettroni.

Isolante: elettroni legati al nucleo.

Conduttori metallici: elettroni vagano per il materiale, elettroni mobili.

e⁻ m ~ 9 - 1.9 * 10^-31 kg.

e ~ - 1.6 - 10^-19 dq.

p⁺ m ~ 1.6 - 10^-27 kg q = +e.

q - ne q₁ - mq e.

Q carica macroscopica.

Principio di conservazione della carica: le cariche, la somma algebrica delle cariche, si conserva.

Normalmente tutti i corpi sono elettricamente neutri.

Somma algebrica di cariche positive e negative pari a zero.

Induzione

Induzione.

Corpo carico avvicinato a corpo neutro.

Non contatto.

Forze elettriche non sono di contatto.

Si può caricare un metallo attraverso l'induzione.

Quando stacco il collegamento la carica si redistribuisce.

Se la bacchetta ha segno opposto il conduttore fa carica opposta.

Legge di Coulomb

Legge di Coulomb:

F = K |q₁ q₂/r²|.

k = 9 . 10⁹ N m² / C².

F = 1/_{4 π ε} |q₁ q₂/r²|.

ε - permeabilità elettrica del vuoto = 8,85 . 10^-12 C²/ N m².

Cariche concentrate in un punto, cariche puntiformi.

F^→ = (F^→₁ + F^→₂ + F^→₃) = F_x û^x + F_y û^y + F_z û^z.

Forza elettrica più forte di quella gravitazionale.

Esempio 1.1

Esempio 1.1:

m = 60 kg.

F = ?

g = 9.8 m/s².

m g = 1 / q² ε₀ r².

q = 2,46 x 10^-6 C.

N_L = 10¹⁵ elettroni.

N_A = 10²⁸.

Esempio 1.2

Esempio 1.2:

x ≈ 0,53 . 10^-10 m.

{F_G = 3,6 . 10^-47 N F_e = 8,2 . 10^-8 N} molto più intensa.

F = ₁/^4πε₀ q₁q₂/r².

Forza che q esercita su q₂, carica di prova.

Esempio 1.3

Esempio 1.3:

m = 2 . 10^-3 kg.

q₀ = 2 . 10^-9 C.

q = 5 . 10^-9 C.

h = 5 cm = .05 mt.

tg θ ≈ sin θ cos θ ≈ 1.

Per angoli piccoli tg θ ≈ θ.

F₀ = mg F_e = q₀ = ⁹⁹/_r².

tg θ = F_e / F₀.

θ = ⁹⁹/(4πε₀^r2mg)) = 0.187.

θ ≈ 10°.

Principio di sovrapposizione

Principio di sovrapposizione:

F_i = F_i1 + F_i2 + F_i3.

F = Σ F_i.

{q_i, x_i}.

F = Σ F_i.

F_i = ¹/_4πε0 q₀q_i/x_i².

F = 1/(4πε₀) Σ q_i/x_i².

Campo elettrico

Campo elettrico.

Emetto fisica indipendentemente della propria.

_E = _F = ∑ _qi4πε0r² [N/C].

Effetto della distribuzione di carica.

_F.