Elettromagnetismo

FORZE

F = G (M_AM_B)/r² forza gravitazionale

G = 6,4.10^-11 N m²/kg²

forze elettriche:

Isolanti ex. vetro bachelite

attrattive o repulsive

CARICHE ELETTRICHE

positive

negative

ELETROSCOPIO

misura la quantità di carica

le foglie di oro si aprono ad un certo angolo

equilibrio tra forza repulsiva (elettrica) e attrattiva (gravitazionale)

NATURA MICROSCOPICA

materia = nuclei + elettroni

Isolante: elettroni legati al nucleo

Conduttori Metalli: elettroni legano per il materiale (elettroni mobili)

e_- m_e = 9,1.10^-31 kgq_e = -1,6.10^-19 c

p₊ M_p ≈ 1,6.10^-27 kgq = +e

q = n_ee q₁ = n_p e

U_c carica macroscopica

principio di conservazione della carica. Le cariche (le cariche dei singoli corpi).

Normalmente tutti i corpi sono elettricamente neutri

somma algebrica di carica positiva e negativa

pare a zero

Forze

F._g = ^{M_a M_b}/_r²

forza gravitazionale

F._g = 6.6 * 10^{-11 N m2}/_kg²

forze elettriche:

Isolanti ex vetro bachelite

attrattive o repulsive

CARRICHE ELETTRICHE positive negative

ELETTROSCOPIO: misura la quantità di carica

Angolo con vetro

le foglie di oro si aprono ad un certo

angolo

equilibrio tra forza repulsiva (elettrica) e

attrattiva (gravitazionale)

struttura microscopica

• materiale = nuclei + elettroni
• ISOLANTE: elettroni legati al nucleo
• CONDUTTORI METALLICI: elettroni vagano per il materiale (elettroni mobili)

e⁻ m ~ 9 - 1.9 * 10^-31 kg

e ~ - 1.6 - 10^-19 dq

p⁺ m ~ 1.6 - 10^-27 kg q = +e

q - ne q₁ - mq e

Q carica macroscopica

principio di conservazione della carica: le cariche (la somma algebrica delle cariche) si conserva

Normalmente tutti i corpi sono elettricamente neutri

somma algebrica di cariche positive e negative

pari a zero

Induzione

corpo carico avvicinato a corpo neutro

no contatto

forze elettriche non sono di contatto

Si può caricare un metallo attraverso l'induzione

Quando stacco le collegamento la carica si redistribuisce

Se la bacchetta ha segno opposto il conduttore fa carica opposta

LEGGE DI COULOMB:

F = K |_{q1 q2}/^r2|

k = 9 . 10⁹ N m² / C²

F = 1/_{4 π ε} |_{q1 q2}/^r2|

ε - permeabilità elettrica del vuoto

= 8,85 . 10^-12 C²/ N m²

cariche concentrate in un punto (cariche puntiformi)

F^→ = (F^→₁ + F^→₂ + F^→₃) = F_x û^x + F_y û^y + F_z û^z

Forza elettrica più forte di quella gravitazionale

Esempio 1.1:

m = 60 kgF = ?g = 9.8 m/s²

m g = 1 / q² ε₀ r²

q = 2,46 x 10^-6 C

N_L = 10¹⁵ elettroniN_A = 10²⁸

Esempio 1.2:

x ≈ 0,53 . 10^-10 m

{F_G = 3,6 . 10^-47 NF_e = 8,2 . 10^-8 N} molto più intensa

F = ₁/^4πε₀ q₁q₂/r²

Forza che q esercita su q₂ (carica di prova)

Esempio 1.3:

m = 2 . 10^-3 kgq₀ = 2 . 10^-9 Cq = 5 . 10^-9 Ch = 5 cm = .05 m

tg θ ≈ sin θ cos θ ≈ 1Per angoli piccoli tg θ ≈ θ

F₀ = mg F_e = q₀ = ⁹⁹/_r²

tg θ = F_e / F₀θ = ⁹⁹/(4πε₀^r2mg)) = 0.187

θ ≈ 10°

Principio di sovrapposizione:

F_i = F_i1 + F_i2 + F_i3

F = Σ F_i

{q_i, x_i}

F = Σ F_i

F_i = ¹/_4πε0 q₀q_i/x_i²

F = 1/(4πε₀) Σ q_i/x_i²

Campo Elettrico

Emetto fisica indipendentemente della propria

_E = _F = ∑ _qi4πε0r²

[N/C]

Effetto della distribuzione di carica

_F