Carica elettrica
Le interazioni elettromagnetiche si manifestano tra cariche elettriche.
La carica elettrica è una grandezza fondamentale che misura lo stato di elettrizzazione dei corpi, responsabile delle forze elettriche che si manifestano tra corpi elettrizzati.
Si misura in coulomb (C). 1 C è la carica che attraversa in 1s la sezione di un conduttore percorso da una corrente di 1A.
Vi sono due tipi di cariche: gli elettroni hanno carica negativa q=-e, i protoni invece carica positiva q=e.
Ogni particella ha carica e=1,602·10-19C => la carica è quantizzata.
La carica si conserva.
Per caricare un corpo occorre fornirgli o togliergli elettroni.
Comportamento dei materiali
- Conduttori: Sono caratterizzati da cariche che possono muoversi in tutto il volume occupato dal materiale. Si caricano per induzione e non possono trattenere la carica.
- Isolanti: Le cariche non sono libere di muoversi all'interno del materiale. Si caricano per strofinio.
Carica elettrica
Le interazioni elettromagnetiche si manifestano tra cariche elettriche.
La carica elettrica è una grandezza fondamentale che misura lo stato di elettrizzazione dei corpi, responsabile delle forze elettriche che si manifestano tra corpi elettrizzati.
Si misura in coulomb (C), 1 C è la carica che attraversa in 1s la sezione di un conduttore percorso da una corrente di 1A.
Vi sono due tipi di cariche: gli elettroni hanno carica negativa q=-e, i protoni invece carica positiva q=e.
Ogni particella ha carica e=1.602·10-19C => la carica è quantizzata.
La carica si conserva.
Per caricare un corpo occorre fornirgli o togliergli elettroni.
Comportamento dei materiali
- Conduttori: Sono caratterizzati da cariche che possono muoversi in tutto il volume occupato dal materiale. Si caricano per induzione e non possono trattenere la carica.
- Isolanti: Le cariche non sono libere di muoversi all’interno del materiale. Si caricano per strofinio e possono trattenere la carica.
- Semiconduttori: Materiali ibridi aventi entrambe le caratteristiche.
Induzione elettrostatica
Induzione elettrostatica: fenomeno per il quale le cariche all'interno di un conduttore si distribuiscono in presenza di un oggetto carico elettricamente.
Le cariche di segno opposto si attraggono.
Principio di conservazione della carica
Principio di conservazione della carica: la carica di un sistema isolato non varia.
Legge di Coulomb
Legge di Coulomb: per due cariche puntiformi q1 e q2 abbiamo che la forza di Coulomb tra di esse è F=1/4πε₀ * q1q2 r̂/r2 dove ε₀ è la costante dielettrica nel vuoto [ε₀=8.85·10-12 C2/N·m2].
È una forza centrale inversamente proporzionale al quadrato della distanza.
Se avessimo n particelle qi la forza agente su q sarà F̅=∑F̅i=∑[1/4πε₀ * qiq / |r̅-r̅i|3 * (r̅-r̅i)].
Campo elettrico
Campo elettrico: sia q una carica posta nell'origine e q₀ una carica di prova. Abbiamo che il campo elettrico esercitato da q sarà E̅=limq₀→0 (F̅/q₀). È la forza agente su una carica unitaria e la sua unità di misura sarà N/C.
Con n cariche si avrà: E= Σi = Σ 1 / 4πε0 (qi / |r-ri|2) (r-ri / |r-ri|).
Se la distribuzione di carica fosse continua avremmo che dE = 1 / 4πε0 (dq / r2) u e che quindi E = 1 / 4πε0 ∫c dq / r2 u. Definiamo densità volumetrica di carica come ρ = dq / dV.
Linee di forza
- Il campo elettrico è tangente alle linee di forza in ognuno dei suoi punti.
- Nascono dalle cariche positive [o all’infinito] e muoiono nelle cariche negative [o all’infinito].
- Il numero di linee è proporzionale alla carica e la densità all’intensità del campo elettrico.
Campo elettrico di una distribuzione lineare di carica
Campo elettrico di una distribuzione lineare di carica: E = (1 / 2πε0) λ / d = (1 / 2πε0) q / d.
Campo elettrico di un anello di cariche
Campo elettrico di un anello di cariche: Ex = (1 / 4πε0) (qd / (d2 + R2)3/2) e se d→∞ ⇒ Ex = (1 / 4πε0) q / d2.
Campo elettrico di un cerchio di raggio R
Campo elettrico di un cerchio di raggio R: E
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