Fenomeni elettrici

Il potenziale di dipolo elettrico

Il potenziale di dipolo elettrico è un valore piuttosto piccolo perché il potenziale della carica positiva tende ad essere annullato da quello di carica negativa. Un esempio si ha nella conformazione geometrica di alcune molecole (come l'acqua) che presentano un differente baricentro per le cariche negative e positive, con conseguente presenza di un momento dipolo elettrico permanente. Unità di misura: - coulomb*metro nel S.I. - Debye (Deb) nel sistema pratico Il dipolo elettrico è costituito da una distribuzione superficiale di cariche positive separate da una distanza d da una distribuzione parallela di un ugual numero di cariche negative. Tale distribuzione di cariche si può caratterizzare mediante la densità superficiale di carica elettrica definita come la carica distribuita sull'unità di superficie. Il dipolo elettrico è l'insieme di due cariche elettriche non sovrapposte di segno opposto. Quando queste cariche si...distribuiscono uniformemente su due superfici parallele tra loro, generano uno strato dipolare come avviene nelle membrane biologiche. Supponendo che le due cariche siano separate tra loro da una distanza d e che si voglia calcolare il potenziale elettrico generato dal doppio strato. In base alle proprietà elettriche, i materiali si distinguono in: - Conduttori: in cui le cariche elettriche sono libere di muoversi. Esempi: metalli, conduttori elettrolitici (soluzioni formate da acqua+sale/acido/base) in cui dalla dissociazione dell'elettrolita in soluzione si ottengono ioni. - Isolanti: mancanza o quasi di cariche elettriche libere di muoversi. Esempi: massa grassa, materiali isolanti a temperature molto basse, mentre a temperatura ambiente conducono elettricità di un solo segno. - Semiconduttori: materiali che conducono elettricità di un solo segno. Quando ad un materiale isolante viene applicato un campo elettrico, le cariche hanno difficoltà ad attraversarlo.

conduttore isolato viene fornita una certa carica elettrica, questa si distribuisce su tutta la superficie, raggiungendo l'equilibrio. Tutti i punti hanno lo stesso potenziale. Perché cariche dello stesso segno si attraggono e tendono ad interporre tra di loro la massima distanza possibile. quelli a potenziale più basso.

Il campo elettrico è nullo, e quindi lo sarà anche il flusso attraverso una qualsiasi superficie interna al conduttore.

Il valore del potenziale assunto dal conduttore su cui è depositata la carica Q corrisponde al lavoro che occorre fare per aggiungere a Q un'unità di carica dello stesso segno.

Il rapporto tra la carica elettrica fornita al conduttore e il potenziale è costante e prende il nome di capacità elettrica del conduttore.

Unità di misura: F - farad (F) nel S.I.

a( = VCONDENSATORE >

1. Due condensatori si dicono collegati in serie se sono elettricamente connessi e posti in successione tra loro. - Sono attraversati dalla stessa corrente elettrica - La differenza di potenziale tra gli estremi A e B è data dalla somma delle differenze di potenziale ai capi di

presenti sono essedisu Se affrontate, conduttrici armature due da opposte e formato uguali Insieme cariche due loro. fra distanza determinata una una ad loro traposte creasi isolante. materiale un interposto è potenziale. armature dile Fra differenza La capacità di un condensatore dipende dalla sua superficie, infatti il condensatore può essere:

• piano (tra le due armature è interposto un materiale isolante/dielettrico)
• cilindrico (tra le due armature è interposto un materiale isolante/dielettrico, la loro distanza è più piccola del raggio esterno)
• sferico

Es. Le membrane cellulari sono costituite da materiale elettricamente isolante rispetto alle soluzioni liquide interne ed esterne

ciascun condensatore.
2) Due condensatori si dicono collegati in parallelo se hanno le prime estremità connesse tra loro e anche i secondi estremi connessi tra loro.
- La differenza di potenziale è la stessa ai capi dei due condensatori.
- La carica elettrica depositata in A è data dalla somma delle cariche elettriche depositate sulle armature positive dei condensatori, stessa cosa per B.
ES. Gli elettrodomestici sono in parallelo.
Applicando una differenza di potenziale agli estremi A e B si può ricavare il valore della capacità totale: C_totale = C1 + C2.
Moto di cariche elettriche che produce un flusso di corrente elettrica continua, netto costante di carica in una direzione.
Per realizzarla bisogna creare, nel conduttore, un campo elettrico stabile che solleciti le cariche elettriche libere a muoversi.
Gli elettroni così si muovono dai punti A a B.
Si può ottenere applicando alle estremità del

potenziale minore verso punti a potenziale conduttore una differenza di potenziale costante maggiore, tendendo a livellare la d.d.p. mediante un generatore, si ottiene un flusso continuo di elettroni nel conduttore. Quantità di elettricità che attraversa la sezione trasversale del conduttore nell'intervallo di tempo e l'intervallo di tempo stesso.

INTENSITÀ DI CORRENTE > - ampère (A) = 1C/s nel S.I. Quantità di corrente elettrica che, mantenuta in due conduttori paralleli rettilinei di lunghezza infinita, di sezione circolare trascurabile, posti alla distanza di un metro l'uno dall'altro nel vuoto, produce fra questi conduttori una forza pari a 2*10^-7 newton su ogni metro di lunghezza. Viene misurata tramite strumenti come l'amperometro che sono basati sugli effetti magnetici o termici delle correnti. La corrente elettrica è una grandezza scalare ma convenzionalmente le si

attribuisce unverso che è quello che vede le cariche positive muoversi verso il polo negativo.

LEGGE DEI NODI

Per la conservazione della carica elettrica, la somma delle intensità di corrente che entrano in un nodo è sempre uguale alla somma di quelle che escono.

DENSITÀ DI CORRENTE ELETTRICA, J

Quantità di carica che attraversa l'unità di area Q iJ della sezione del conduttore nell'unità di tempo.

LEGGE DI OHM GENERALIZZATA

J è proporzionale al campo elettrico agente EJ Eo✓

CONDUCIBILITÀ

Costante di proporzionalità che dipende dalla natura del conduttore e dalla temperatura.

- consideriamo un conduttore cilindrico omogeneo ai cui estremi A e B sia applicata una d.d.p. costante

- la legge stabilisce che il rapporto tra la d.d.p. alle estremità del conduttore e l'intensità di corrente elettrica che attraversa il conduttore è costante:

Va VB unità nel resistenza 5.1R

1. diconduttoreelettrica del- misura>= .i (a)0hm volt /1 1= ampere
2. Dipende:
   • dal tipo di conduttore
   • dalla geometria del conduttorel lunghezzaR >p= Aumenta all’aumentare. S di> area sezione della temperatura.)
   • Dipende dal materiale.v conduttoreresistività delresistenza specificaelettricay
3. Quando la temperatura si avvicina allo zero assoluto, il suovalore diventa zero e si verifica il fenomeno “superconduttività”
4. I materiali superconduttori sono impiegati nella produzione di campi magneticiparticolarmente elevati e molto stabili, mediante solenoidi percorsi da correnti molto elevate.
5. Sono tali a temperature inferiori a 70K, richiedono dunque importanti sistemi frigoriferi e criogenici.
6. L’inverso della resistività è la conducibilità elettrica tpo =Nei conduttori ohmici l’intensità di corrente è direttamente proporzionale alladifferenza di potenziale applicata ai capi del conduttore stesso.
7. Un componente

Un componente elettrico che segue la prima legge di Ohm si chiama resistore. La resistenza è la forzaRESISTENZA IMPEDENZAELETTRICA >SOLUZIONI ELETTROLITICHE elettrolita>Soluzione contenente un soluto che si dissocia in ioni (particelle dotate di carica elettrica)in un solvente.La concentrazione di queste soluzioni prende il nome di concentrazione osmolare(numero di moli di soluto per unità di volume).DISSOCIAZIONE ELETTROLITICAES. Soluzione di un sale a legame ionico come il cloruro di sodio (NaCl).Allo stato solido le molecole di NaCl sono legate in una struttura cristallina.Quando si mette il sale in acqua, la struttura cristallina si dissolve e le molecole di NaCl siseparano quasi tutte (elettrolita forte) nei due ioni costituenti: Nat -ceIl legame molecolare ionico è di tipo elettrostatico: le cariche di segno opposto degli ioni siattraggono e e formano la molecola di NaCl. La forza di attrazione è data dalla legge diCoulomb:1F è= TÈ

è distanza letra carichedueLa forza è circa 80 volte minore nell'acqua rispetto a quella dell'aria: l'attrazioneelettrostatica, e quindi il legame molecolare, diminuisce di circa 80 volte nell'acqua.Nei fluidi, tutte le molecole si muovono disordinatamente urtandosi tra loro.La velocità media aumenta con la temperatura e negli urti con le molecole d'acqua i debolilegami fra gli ioni vengono spezzati.In generale, le molecole di soluto non si dissociano tutte, anche a causa di possibiliricombinazioni, e un certo numero di molecole risulta sempre assemblato.Si definisce dunque il coefficiente di dissociazione elettrolitica dato dal rapporto tra il numerodi particelle in soluzione e il numero iniziale di molecole di soluto introdotte nel solvente.Si ha per le soluzioni non elettrolitiche (molecole non dissociate)8=1Si ha per le soluzioni elettrolitiche (molecole dissociate)S 1 ↳ Con un valore massimo di delta pari al numerodi ioni incui si può dissociare la molecola. Si definisce grado di dissociazione elettrolitica la percentuale di molecole dissociate. Quando il soluto non è dissociato 0✗. Quando il soluto è totalmente dissociato 1✗. I due coefficienti aumentano all'aumentare della temperatura, dato che l'agita