Appunti di Fisica 2 (elettromagnetismo)

CARICA ELETTRICA

La carica elettrica rappresenta una proprietà fondamentale della materia.

Il concetto di elettrizzazione era già noto agli antichi greci. Mediante lo strofinio dell'ambra con un vello, si osservava infatti la capacità dell'ambra in questo modo di attrarre piccole pagliuzze.

Modernamente i fenomeni di elettrizzazione sono attribuibili allo scambio di elettroni (elektron = ambra) tra i due corpi strofinati.

Esistono in natura due tipi di carica elettrica: la carica elettrica positiva e la carica elettrica negativa e si verifica sperimentalmente che cariche di segno uguale si respingono e cariche di segno opposto si attraggono.

Esperienza di Coulomb

Coulomb riuscì per primo, con l'ausilio di una bilancia di torsione, a determinare con quale intensità si attraessero/respingessero due cariche elettriche. Egli notò che la forza tra due cariche era direttamente proporzionale al prodotto delle due cariche e inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza, con una legge equivalente alla legge di gravitazione universale con la sola differenza che nella legge di Newton la forza è sempre attrattiva mentre per le cariche elettriche può essere anche repulsiva.

Al giorno d'oggi è ben verificato che la legge di attrazione di Coulomb per la carica elettrica è seguente della distanza tra le cariche non è precisamente 2, ma è 2 + s, essendo s di ordine minore di 10^-2.

Carica Elettrica

La carica elettrica rappresenta una proprietà fondamentale della materia.

Il concetto di elettrizzazione era già noto agli antichi greci mediante lo strofinare dell'ambra con un vello, si osservava infatti la capacità dell'ambra in questo modo di attrarre piccole pagliuzze.

Modernamente i fenomeni di elettrizzazione sono attribuibili allo scambio di elettroni (\textit{elektron} = ambra) tra i due corpi strofinati.

Esistono in natura due tipi di carica elettrica: la carica elettrica positiva e la carica elettrica negativa e si verifica sperimentalmente che cariche di segno uguale si respingono e cariche di segno opposto si attraggono.

Esperienza di Coulomb

Coulomb riuscì per primo, con l’ausilio di una bilancia di torsione, a determinare con quale intensità si attraessero/respingessero due cariche elettriche, egli notò che la forza tra due cariche era direttamente proporzionale al prodotto delle due cariche e inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza, con una legge equivalente alla legge di gravitazione universale con la sola differenza che nella legge di Newton la forza è sempre attrattiva mentre per le cariche elettriche può essere anche repulsiva.

Al giorno d'oggi è ben verificato che la legge di attrazione di Coulomb per le cariche elettriche {è servente della distanza tra le cariche ma e precisamente 2, ma è 2 + Δ}, essendo Δ di ordine minore di 10^-6.

Quantizzazione della carica

Fu dimostrato da Millikan che la carica posseduta da qualunque corpo è un multiplo intero della carica elementare dell’elettrone -e = -1,602 · 10^-19 C. Opposta e uguale in modulo alla carica dell’elettrone vi è la carica del protone e = 1,602 · 10^-19 C, il neutrone non è invece dotato di carica elettrica, un corpo che non possiede carica è detto neutro.

Conduttori e isolanti

Un modo di classificare i materiali fa riferimento alla loro capacità di condurre gli elettroni. Nei metalli gli elettroni si muovono assai liberamente e a questi materiali si dà il nome di conduttori, in altri materiali invece gli elettroni sono vincolati alle loro posizioni, questi materiali prendono il nome di isolanti o dielettrici.

La terra è un ottimo conduttore di elettroni e quando un oggetto viene messo in comunicazione, con un conduttore, con la terra, si dice che tale oggetto è messo a terra.

Metodi di carica

I metodi per caricare un certo oggetto con della carica elettrica sono principalmente due: carica per contatto e carica per strofinio.

Nella carica per contatto, se si mettono in contatto un oggetto carico e un conduttore neutro, il conduttore si carica dello stesso segno del corpo carico. Nella carica per strofinio si verifica che alcuni materiali si caricano se strofinati, uno dei due corpi perde elettroni a causa del forte attrito e l'altro li acquista.

La carica per induzione avviene quando un est conduttore neutro viene messo in prossimità di un corpo carico, si verifica quindi una redistribuzione delle cariche nel conduttore, complessivamente neutro ma se viene diviso in due parti o messo a terra diviene carico.

Elettrostatica nel vuoto

Legge di Coulomb

Datos dos cariche puntiformi q₁, q₂ nel vuoto, posto a distanza reciproca r, tra di esse si esercita una forza, detta forza di Coulomb, in modulo pari a:

|F|= ¹/_4πε0 * ^|q₁q₂|/_r²

Essendo ε₀ una costante detta permittività del vuoto.

La forza di Coulomb è diretta lungo la congiungente le due cariche e è att