Fisica generale 2

Forza elettrostatica e campo elettrico

Manifestazioni degli effetti elettrici in natura

Nell'antica Grecia viene osservato che una bacchetta di ambra, dopo essere stata strofinata con un panno, era in grado di attrarre corpi molto leggeri.

Evidenza sperimentale:

• Consideriamo 2 bacchette di ebanite (-) o vetro (+), una libera ed una legata ad un pendolo a torsione (può solo ruotare attorno al filo).
• Avvicinando la bacchetta libera, l'altra inizia a ruotare.
• Calcolando il movimento si può valutare la forza applicata.
• Oss: cariche di segno opposto si attraggono, cariche dello stesso segno si respingono.

=> 1° modello: B. Franklin.

Ogni materiale possiede una quantità individuabile di elettricità che può essere trasferita con sfregamento. Strappare elettroni da un corpo ottenendo un eccesso ed uno un difetto di elettroni.

Distinguiamo 2 tipi di elettricità:

• Vitrosa - positiva (perdita di elettroni).
• Ebanosa - negativa (acquisto di elettroni).

Forza elettrostatica e campo elettrico

Manifestazioni degli effetti elettrici in natura

Nell'antica Grecia viene osservato che una bacchetta di ambra, dopo essere stata sfregata con un panno, era in grado di attrarre corpi molto leggeri.

Evidenza sperimentale:

• Consideriamo 2 bacchette di ebanite (-) o vetro (+), una libera ed una legata ad un pendolo a torsione (può solo ruotare attorno al filo).
• Avvicinando la bacchetta libera, l'altra inizia a ruotare.
• Calcolando il movimento si può valutare la forza applicata.
• Oss: cariche di segno opposto si attraggono, cariche dello stesso segno si respingono.

=> 1° modello: B. Franklin.

Ogni materiale possiede una quantità virtuale di elettricità che può essere trasferita con sfregamento. Strappare elettroni da un corpo ottenendo un elemento in eccesso ed uno in difetto di elettroni.

Distinguiamo 2 tipi di elettricità:

• Vetrosa = positiva (perdita di elettroni).
• Ebanosa = negativa (acquisto di elettroni).

Materia

La nube elettronica è più semplice da muovere.

La carica elettrica fondamentale è quantizzata.

Ogni Q è multiplo di e.

e = 1,6 · 10^-19 C (Coulomb). In gran parte dei casi la carica può essere considerata continua.

Quando due oggetti vengono strofinati si elettrizzano: uno rimane con un eccesso e l'altro con un difetto di elettroni.

La carica totale si conserva.

Principio di conservazione della carica.

In sintesi

• Esistono 2 tipi di elettricità, entrambi causati da un movimento di elettroni.
• Cariche stesso segno -> repulsione; segno opposto -> attrazione.
• Quantizzazione della carica.
• Conservazione della carica elettrica.

Conduttori e isolanti

Dal punto di vista elettrico i materiali si dividono in:

• Conduttori → caratterizzati da una struttura in cui gli elettroni sono liberi di muoversi (legame metallico).
• Isolanti → presentano una struttura in cui gli elettroni sono confinati intorno ai propri atomi (legame ionico).

È più facile elettrizzare un isolante che un conduttore (per via della natura del legame).

Misurare se un materiale è carico

Come misurare se un materiale è carico?

• Anello in materiale isolante.
• Pendolo metallico da un supporto costituito da due lamelle.
• Depositando cariche elettriche sul materiale le lamelle si allontanano.

Modalità per caricare un conduttore

Con quali modalità si può caricare un conduttore?

• Contatto.
• Induzione: avviene senza contatto, il materiale carico allontanandolo il sistema torna a riposo.

Le cariche negative tendono ad accumularsi in prossimità del conduttore.

Dalla parte opposta si osserva una carica positiva.

Se il sistema è isolato allontanandolo la sfera risulterà carica.

La Terra può essere considerata come un conduttore a carica infinita.

Se un conduttore viene a contatto con il terreno si "scarica" e si dice "messo a terra".

Legge di Coulomb

Consideriamo 2 sfere metalliche di dimensioni trascurabili. È possibile ridurre la carica di quantità distinte mettendo ripetutamente a terra una sfera. Il fascio di luce viene deviato dallo specchio con un angolo pari all'angolo di rotazione e proiettato su una l