Appunti prime lezioni di Fisica 2

Appunti di Fisica 2

Elettromagnetismo e Campo Elettrostatico

Riassunto del Corso

1 Lezione 1: Introduzione - La Forza di Coulomb

1.1 Le Interazioni Fondamentali

In natura esistono quattro interazioni fondamentali: forte, elettromagnetica, debole e gravi-

tazionale. Esse sono alla base degli scambi di energia tra le particelle e sono responsabi-

li della struttura dell’Universo. Per descrivere un’interazione, si utilizzano due grandezze

caratteristiche:

• la distanza massima alla quale l’interazione risulta influente.

Raggio d’azione:

• fornisce una misura dei rapporti di forza tra le interazioni di diversa natura.

Intensità:

1.1.1 Interazione Gravitazionale ed Elettromagnetica

L’interazione è la forza più debole tra le quattro, sebbene sia quella più familiare

gravitazionale m

nella vita quotidiana. Si manifesta tra tutte le particelle dotate di massa con raggio d’azione

1

infinito e la sua intensità decresce come . Non potendosi cancellare a vicenda (non esistono

2

r

masse negative), produce effetti macroscopici enormi grazie alla sua additività.

L’interazione oggetto di questo corso, si manifesta a livello microsco-

elettromagnetica,

pico tra tutte le particelle dotate di carica elettrica. Anch’essa ha raggio d’azione infinito e

1

diminuisce in base a , ma, a differenza della gravità, può essere sia attrattiva che repulsiva.

2

r

1.2 La Carica Elettrica e l’Atomo

Nel Sistema Internazionale, la carica elettrica si misura in (C). Gli atomi sono com-

Coulomb

posti da tre tipi di particelle stabili (con i neutroni e protoni composti a loro volta da quark):

Particella Carica Elettrica Massa

− −

19 30

− × ×

Elettrone 1.602 10 C 0.911 10 Kg

− −

19 27

× ×

+

Protone 1.602 10 C 1.673 10 Kg

− 27

×

Neutrone 0C 1.675 10 Kg

La carica elettrica è non esiste in frazioni continue, ma è sempre esprimibile

quantizzata: =

e: Q Ne. Z

come multiplo della carica elementare Un atomo neutro ha lo stesso numero

1

(numero atomico) di protoni ed elettroni. Uno ione negativo presenta un eccesso di elettroni,

mentre uno ione positivo presenta un difetto di elettroni.

1.3 Elettrizzazione per Strofinio

Fin dall’antichità (VII secolo a.C.), si osservò che strofinando materiali come l’ambra (in greco

Élektron), essi acquisivano la proprietà di attrarre corpuscoli leggeri. Oggi attribuiamo questo

fenomeno al passaggio di elettroni tra i corpi.

• trattengono la carica elettrica localizzata nella