Appunti lezione Fisica

C

−12 8

=8.85∗10

ε e c=3∗10 m/ s

( ).

0 2

Nm

Tale forza sarà attrattiva se le due cariche sono opposte, viceversa la forza sarà repulsiva. L’esempio

più semplice è l’atomo di idrogeno, dove la forza di Coulomb corrisponde alla forza centripeta che

permette all’elettrone di ruotare attorno al protone: √

2

e e k ,

2 2

=−m =m

F=m a ω r → k ω r , da cuiω=

c c e e

2 r r m

r e

6

da cui si ricava v = ωr = 2.2*10 m/s = 1/100 c circa.

e

Pur trattandosi di una legge sperimentale è molto vigorosa, infatti prendiamo una monetina di rame

22

da 1 centesimo da 2g (neutra), essa presenterà circa 2*10 elettroni, una carica pari a circa -3200 C.

Basterebbe variare l’uno per mille della carica libera di due di queste monetine per far sì che poste

ad un km di distanza, queste si attraggano o si respingano con una forza di 82'000 N. In proposito,

un noto fisico, Richard Feynman, scrisse un’opera dove dimostra come si possa generare una forza

tale da sollevare un peso come il mondo stesso, utilizzando un principio simile a quello appena

descritto nel nostro esempio.

PRINCIPIO DI SOVRAPPOSIZIONE.

Si potrebbe pensare che la legge di Coulomb sia abbastanza limitata visto che prende in

considerazione solo due cariche alla volta tuttavia, poiché è lineare nella carica, vale il principio di

sovrapposizione lineare secondo cui la forza complessiva di n cariche sulla n-unesima sarà

uguale alla risultante delle forze delle cariche prese a due a due.

CAMPO ELETTRICO.

Poiché nella legge di Coulomb scritta sopra è q a subire la forza dovuta alla presenza di q , la

2 1

mettiamo in evidenza e ciò che rimane (kq /q ) lo chiamiamo campo elettrico e lo indichiamo con

1 2

E, si ottiene F = q E .

12 2 1

Se ci facciamo caso questa formula, almeno nella forma, assomiglia molto al secondo principio di

Newton: una forza è uguale ad uno scalare, una proprietà della materia, per un vettore di cui ha

stessa direzione e verso.

Concettualmente stiamo dicendo che la presenza di una carica implica una distorsione dello spazio

circostante, tale distorsione è detta “campo”.

LINEE DI CAMPO (O DI FORZA).

Data una carica, il campo da essa prodotta avrà direzione radiale uscente (se la carica è positiva) o

entrante (se la carica è negativa). Graficamente, il campo si rappresenta con delle linee direzionate,

delle frecce, dette linee di campo, queste saranno sempre tangenti al campo e saranno più fitte dove

il campo è più forte e meno fitte dov’è più debole.

ELETTRONI IN CAMPO COSTANTE.

Supponiamo di avere una regione di spazio con campo elettrico uniforme (cioè F è costante) con

direzione verticale e verso verso l’alto (vedremo più avanti che tale fenomeno è possibile grazie ad

un dispositivo chiamato condensatore a facce piane e parallele) dove abbiamo cariche negative da

una parte e cariche positive dall’altra, come mostrato in

figura, e supponiamo di avere un elettrone che entra dentro

questa regione con velocità costante. Possiamo notare come

il suo moto verrà deviato dal campo: l’elettrone percorrerà

2

−eE x

y=

( ),

una traiettoria parabolica muovendosi

2

2m v

e i ⃗

con moto uniformemente accelerato lungo (x(t) =

E