Appunti dettagliati ed esercizi, esame Fisica 2

Ambra

riguarda elettricità

Magnete

riguarda magnetismo

In greco Elektron → elettrizzava pezzi di paglia

Elettrizzare = rendere come l'Elektron

• Lo si può fare per strofinio
• L'ambra strofinata compie un'azione su corpi a distanza
• Accelerazione → corpi cambiano la loro inerzia
• È presente una forza elettrica senza contatto

Lo spazio intorno ad un oggetto elettrizzato ha proprietà diverse rispetto a quello all'intorno

SEDI DI UN CAMPO ELETTRICO

Lo strofinio crea elettroni liberi

O meglio, li trasferisce da un corpo all'altro

→ Più si strofina, più aumenta l'accelerazione

• Aumenta la carica elettrica (Coulomb)
• 2 tipi
• POSITIVA (del vetro strofinato)
• NEGATIVA (della bacchetta strofinata)

Conservazione carica elettrica

Principio

Negli isolanti la carica rimane localizzata nell'area strofinata

• intensa

Nei conduttori la carica si trasferisce a tutto il corpo

• intensa

Q = n ⋅ q

Quantità di carica elettrica

2 Elettrizzazione per contatto

Carica elettrica si trasferisce per contatto tra due corpi

Elettroscopio a foglie d'oro

• θ è proporzionale all'apertura angolare delle foglie

3 Elettrizzazione per induzione

• senza contatto

Legge di Coulomb

• Vale per cariche puntiformi

F = ¹/_4πε₀ ⋅ ^q₁q₂/_r²

• La direzione è tra le due cariche

ε₀ = 8.85 ⋅ 10^-12 C²/N⋅m²

Campo elettrico

E = ^F/_q₀

q₀ → carica che subisce il campo

E = ¹/_4πε₀ ⋅ ^Q/_r²

Distribuzione continua di carica

Anello uniformemente carico

Carico complessivo = q

Lunghezza       = 2πR

λ = q/l       densità lineare di carica

q = λl       -> dq = λ dl

de_x = de cosθ

r = √(x² + R²)

x = r cosθ       -> cosθ = x/r

de_x = ∫₀^q λ cosθ dl / 4πε₀ r²

E_x = q x / 4πε₀(x² + R²)^3/2

Non è coulombiano!

Quando non si ha più distribuzione uniforme

E_o = 0

E(x→∞) = ?

E = q / 4πε₀ x²

     = andamento coulombiano

              Va con 1/r²

A sufficiente distanza dalla distribuzione di carica

diventa simile a una carica puntiforme

∮F_e·ds = ∫_c1F_e·ds - ∫_c2F_e·ds = (A⁺ > B) - (A^- > B)

(B) - (B) = q₀ ∫_cF_e·ds = q₀ζ

Circolazione del campo

forza elettromotrice ma non è una forza (f_e.m.)

[ ] [ ]

Esiste una categoria di forze conservatrici per le quali Nφ=0, la circolazione è nulla e ζ=0

(A⁺ > B) = (A^- > B)

Il lavoro non dipende dal percorso

Lavoro = funzione di stato

Forze elettrostatiche sono conservative elettromotrice non

arrivo unica

V_B - V_A = - ∫_A^BE_e·ds

ΔV

differenza di potenziale e tensione

{ = q₀ ∫_A^BE_e·ds = -q₀ΔV

{ζ = -ΔV → nei sistemi conservativi

→ Δ = q₀ΔV

[ ] [ ] [ ]

V: potenziale elettrostatico

[V] = [ ] [ ]

ε

V a 0 molto più velocemente

Il campo dipolare risente dell’effetto schermo fra cariche.

E_f

E_d

E = E₀ + E_d

E_fx = E₀cosθ

E_f

d = l

E_d

cosθ

l

2

1

√(l²-(l/2)²)=lsenθ

l² = lcosθ

|E| =

|E| = E₀ ³= 2E₀cosθ

|E₀| = l ⁹

l

[...]

Momento dipolare

p: andamento dipolare

_Ed= P

3

E_e minore rispetto ad un punto di fianco alle cariche

E_max E_eq>sinθ

POTENZIALE DI DIPOLO

2

(l)

E_φ = E_φ + V_b)

E_φ =

1

1

1

[...]

Molecole polari (polidiatomiche)

(H₂O, NH₃, NaCl...)

• Possiedono un p_i intrinseco

t ^> 0

Distribuzione casuale

P_medio = (∑p_i) / N = 0

Polarizzazione per orientamento

p_medio = (∑p_i) / N = -Nβ_i = p_i

P_tot = Np_p

Se 𝐍 = rigidità dielettrica

Dissociazione = formazione di 2 ioni

FULMINI e TUONI

Se E>E_c dell'aria (4O⁶ V/m) si ionizzano

Tutte le molecole del gas

• Fulmini ↹ luce => energia liberata sotto forma di luce (visibile)
• Tuoni ↹ energia liberata invisibile che si percepisce nella fluttuazione della densità dell'aria

d_d = M/Z₀ - P₀/V⊕

Np_p/V⊕

d_p/p₀ = (C/m²)

Densità di volume

Predisposizione alla polarizzazione

VETTORE POLARIZZAZIONE ELETTRICA

/Ω/𝘏

Ecco perchè in una tempesta con fulmini si sviluppano e che colpiscono le punte più piccole

sono parafulmini = scaricano poi la carica a terra

preservano la zona circostante

6) I metalli possono schermare gli effetti elettrostatici perchè

E = 0

E = vettore di informazione

La gabbia può anche avere piccoli buchi

protegge l'interno

La carica su C₁ genera un E che attraversa lo spazio vuoto e separa le cariche ⊖ e ⊕ su C₂

All'esterno di C₂, E si sviluppa come se fosse generato sulle cariche di C₁

Ci sono anche su C₂ grazie all'induzione elettrostatica completa

La carica esterna non sente che C₁ si sta avvicinando

non esiste E tra ⊖ e ⊕ che informi la carica esterna

Conduttori ohmici ➔ vale la legge di Ohm

Effetti Termici

• Se aumento T, aumentando urti perché ioni oscillano
• Sezione d’urto area entro la quale l’urto può avvenire
• ↑ aumenta sezione d’urto e probabilità d’urto
• ƿ diminuisce e σ aumenta

➔ incremento ± lineare

2) semiconduttori (Si, Ge, grafite)

• Aumento T aumenta n (portatori carica) aumenta σ
• ƿ diminuisce

Se gioconoduttore è irraggiato sviluppa e liberi

3) soluzioni elettrolitiche (NaCl)

• Solubilità aumenta con T ➔ n aumenta ➔ ƿ diminuisce
• (condizioni ideali di soluz.)