Il necessario per superare "Fisica Generale 2" - Appunti del prof. Massimo Della Pietra

Fisica II elettromagnetismo

Obiettivo arrivare alla completa formulazione delle quattro equazioni di Maxwell in forma differenziale o integrale.

Base

Parliamo dei tipi di interazioni fondamentali: gravitazionali, elettromagnetiche, nucleari forti e deboli.

Concentriamoci sull’interazione elettromagnetica e parliamo dell’Elettrostatica, ovvero cariche elettriche stazionarie nel tempo.

Forza elettrostatica

Sia i fenomeni elettrici che quelli magnetici dipendono dalla stessa proprietà della materia: ovvero il possesso di cariche elettriche.

Le cariche pos(+) o neg(-) sono proprietà intrinseche materiali.

Possiamo avere materiali che trattengono la carica (isolanti) e altri no (conduttori).

Interazione delle cariche: sperimentale.

Il perché della conducibilità di un materiale dipende dal tipo di legame che si instaurano tra le molecole.

Cariche elementari

• Elettrone ( - ) → e = -1.602 . 10^-19 C
• Protone ( + ) → e = 1.602 . 10^-19 C
• Neutrone --* negativo per convenzione

Constatiamo sul banco esperimento dell'elettroscopio a fogli d'oro.

• Funziona per induzione
• Up = "separazione" delle cariche (1700 Volta)

Legge di Coulomb

Constatiamo cariche q e q₀ e sperimentalmente si ottiene:

F_E = ε₀ 99 ^g/_r²

ε₀ = 8.85 . 10^-12 C/Nm²

(*importanti sono i versori!)

Questa eq presenta analogie naturali analogie con quella gravitazionale.

Inoltre rispetta il 3^° principio della dinamica (F_ab = -F_ba)

* esempio su PPT 1

Si comporta come le altre forze note (calcolo tramite eq in nuvola).

Campo elettrico

Riprendiamo il concetto di interazione tra cariche introducendo un "mediatore" ovvero il campo elettrico.

Si passa da F: q₁q₂ n̂ 4πɛ₀ r²

Interpretando che la carica q genera un campo vettoriale e q₀, lo "sente" e interagisce con esso.

F(x,y,z) = q₀ = q₀ E

Benché: E = q n̂ 4πɛ₀ r²

N.B. vale solo per cariche puntiformi.

In elettrostatica data: E (prodotto da p₁ e p₂) come la forza E elet. agisce su q₀ (carica di prova) ridotto q₀. F(x,y,z) = F(x,y,z) q₀

("specie" E dipende solo dal sorgente q)

Il campo elettrico ci assicura le spiegazioni dei fenomeni di scambio di energia in sistemi elettrostatici.

Proprio come in dinamica usiamo "mediatori" per spiegare lo scambio istantaneo di quantità di moto o energia.

Linee di flusso del campo

Linee di flusso (del campo)

Linee orientate la cui tangente punto per punto ha la stessa direzione e verso del campo E nel punto dato.

La densità delle linee di campo dipendono da E.

(N sono più fitte dove E è grande)

Considerazioni

• Il campo elettrico esiste sempre se ci sono cariche elettriche (sorgenti)
• Estendendo le linee di campo a tutto R³ si può associare ad ogni P€R³ il vettore E_P cui P è conica linee di campo non sempre articolate nel campo con cariche

Angolo solido

Angolo solido: angolo portato in R³ si misura in steradianti (sr)

Ω = ΔS / r²

Questo tipo di angolo ci serve per comprendere i tubi di flusso.

Tubi di flusso

Tubi di flusso

Si sovrappongono tubi di flusso quando consideriamo quando consideriamo e/o studiamo le linee.

Here's the transcription of the text from the image:

di flusso in una data superficie ΔS:

Dove le linee di flusso che attraversano ΔS, lo faranno anche con △S₂. Lo dà due superfici escono dallo stesso angolo solido w₁ e w₂

△fl = △S₁ · △S₂ → n₁ =/n₂ diametro fisico flusso

n_T totale linee flusso →

Si ottiene però che la densità (n) è proporzionale al campo elettrico sviluppato (come detto prima)

Principio di sovrapposizione

-Principio di sovrapposizione

Il campo elettrico generato da due o più cariche è la risultante della somma vettoriale dei campi generati dalle n cariche, semplicemente.

C_app(calcoliamo raggio R_i con la relatività galileiana

r₁ = r₂ · d · d

Ne calcoliamo il fisico carico e.

Verifica su PPT1//compito

Calcoli da svolgere sono invisibili

Lavoro di una forza elettrica

Lavoro di una forza (elettrica)

Riprendiamo il concetto di lavoro studiato in meccanica _a∫_b^F·dl

Valgono ovviamente tutte le proprietà studiate in Analisi 1