Elettrostatica

La carica elettrica

È una proprietà intrinseca della materia

Carica positiva Carica negativa

Cariche di segno opposto Si attraggono e cariche dello Stesso segno si respingono

Hanno cariche elettriche ma di segno opposto Il protone è più grande dell'elettrone di ≃ 10⁴ volte

Sono ciò grazie al campo elettrico

Deformazione dello spazio Prodotta dalle cariche

Il campo elettrico dice alle cariche Come spostarsi

Per rappresentare il campo

Elettrico si utilizzano le linee di campo

Escono dalle cariche positive ed entrano in quelle negative

Più le linee di campo sono dense, maggiore è il campo

Il campo elettrico

È un vettore

Esprimiamo grazie a ciò anche una Forza la forza elettrica F_elettrica = q ⋅ E

ε₀ = Costante dielettrica nel vuoto = 8,85 ⋅ 10^-12 C²/N ⋅ m²

Come calcolare il campo elettrico:

1) Prodotto da una carica puntiforme

E = ¹⁄_4πε0 ⋅ ^|Q|⁄_R²

Carica che genera il campo c Distanza da Q al punto P

Se il campo è in un mezzo materiale allora

E = ¹/_{4π Eo Er} · |Q|/R²

Quindi il campo per una carica puntiforme ha forma radiale

E_r = costante dielettrica relativa del mezzo

Carica totale della sfera

Distanza dal centro

2) Sfera carica

Fuori il campo sarà

E = ¹/_{4π Eo} · |Q|/R²

Al suo interno il campo sarà E=0 se sfera conduttrice

Sfera con carica omogenea (Isolante)

E = ¹/_{4π Eo} · |Q|/R³ · R

Distanza dal centro

Raggio sfera

La carica è distribuita solo sulla superficie

3) Piastra uniformemente carica

E = σ/2E_o

ovvero carica totale piastra diviso superficie

Densità di carica superficiale σ = |Q_tot|/S

Il campo ha lo stesso valore in ogni punto

4) 2 piastre cariche

Se cariche opposte

E = σ/E_o solo spazio fra 2 piastre

Nello spazio esterno E = 0

le SUPERFICI EQUIPOTENZIALI

sono sempre PERPENDICOLARI al CAMPO ELETTRICO

Se le cariche si muovono su una superficie equipotenziale il campo elettrico compie zero lavoro

le SUPERFICI DEI CONDUTTORI

sono equipotenziali

Trasferiscono le cariche tutte sulla superficie lasciando il carico libero

CONDUTTORI le cariche si spostano con facilità

I conduttori collegati si scambieranno le cariche con molta facilità

ISOLANTI le cariche possono stare anche al carico

La CARICA che un CONDUTTORE può ospitare è definita come CAPACITÀ si misura in FARAD

C = Q / V

• Carica Conduttore
• Potenziale su superficie

Le PUNTE

La carica elettrica è più concentrata, quindi il campo elettrico è più forte

Leggi di Kirchhoff

1° Legge o Legge dei Nod

• Nodo ➔ punto del circuito fin ai/in filo si dicono

1° Legge ➔ La corrente che entra in un nodo è uguale a quella che esce

i_{tot entra} = i_{tot esce}

2° Legge o Legge delle magie

• ΔV_tot lungo una magia = 0

Magia ➔ percorso chiuso all'interno di un circuito

Scelta una magia se la percorro nel verso delle corrente

• ΔV_resistori sono negativi, mentre f.e.m è positiva

{ i_{tot in} = i_{tot out} ➔ Sistema di Kirchhoff

ΔV = 0

dove ΔV ≡ i R

Effetto Joule ➔ la corrente in un resistore produce calore

Q = R . i² Δt

Potenza = R . i²