Fisica 2: appunti, esercizi, spiegazioni

Proprietà delle cariche elettriche

1. 2 tipi di cariche elettriche chiamate per convenzione "positive" e "negative"
   • cariche uguali si respingono
   • cariche opposte si attraggono
2. La carica di un sistema isolato si conserva sempre. Q non si crea e non si distrugge ma si può solo spostare
3. La carica è quantizzata: esiste in multipli interi della carica elementare dell'e
   • Q = N · q_e
   • e^- = q_e = -1,6 · 10^-19 C
   • 1 C ≅ 10¹⁸ e^-

Prima di descrivere l'endomb tra i puntiformi diamo una classificazione dei materiali sulla base della loro capacità di condurre le cariche:

Conduttori: materiali al cui interno le cariche elettriche sono libere di muoversi sotto l'azione della F.elet. Sono conduttori i metalli e le soluzioni ioniche

Isolanti: materiali al cui interno le cariche non sono libere di muoversi

Semiconduttori: hanno proprietà intermedie e il n° di portatori liberi possono essere variati.

Proprietà delle cariche elettriche

1. 2 tipi di cariche elettriche chiamate per convenzione "positive" e "negative"
   • cariche uguali si respingono
   • cariche opposte si attraggono
2. La carica di un sistema isolato si conserva sempre. Q non si crea e non si distrugge ma si può solo spostare
3. La carica è quantizzata: esiste in multipli interi della carica elementare dell'e^-

Q = N·q_e

e^- = q_e = -1,6•10^-19 C   1 C ≅ 10¹⁸ e^-

Prima di descrivere l'equilibrio tra i puntiformi diamo una classificazione dei materiali sulla base della loro capacità di condurre le cariche:

CONDUTTORI: materiali al cui interno le cariche elettriche sono libere di muoversi sotto l'azione della F_elet

Sono conduttori i metalli e le soluzioni ioniche

ISOLANTI: materiali al cui interno le cariche non sono libere di muoversi

SEMICONDUTTORI: hanno proprietà intermedie e il n° di portatori liberi possono essere variati.

Forza di Coulomb

La forza di Coulomb descrive l'interazione tra le q puntiformi ferme nel vuoto.

F₁₂ = K ^{q₁ q₂} / r₁₂² r₁₂ //forza che q₁ esercita su q₂

r₁₂ = vettore posizione di q₂ che subisce la forza rispetto a q₁

r₁₂ = r₂ - r₁

• È una legge vettoriale, F è un vettore
• Direzione r₁₂ = congiungente tra le 2 cariche
• Verso dipendente dal segno di q₁, q₂ (repulsiva se q₁q₂ > 0 attrattiva se q₁q₂ < 0)
• Modulo: proporzionale a 1 / r₁₂² e |q₁q₂|

K = 9 · 10 ^N·m2 / C²

K = 1 / 4πε₀

ε₀ = 8,85 · 10^-12 C² / N·m²

ε₀ = costante dielettrica del vuoto

F₁₂ = K ^{q₁ q₂} / |r₂ - r₁| (r₂ - r₁)

Forza di Coulomb

- vale il III principio di Newton F₂₁ = - F₁₂

Analogie e differenze con F gravitazionale

F⃗_{m₁, m₂} = -G * _{m₁ m₂}/^r_₁₂² r̂_₁₂

-G = 6,67 * 10⁻¹¹ N.m²/kg² costante di gravitazione universale

-sempre attrattivo

ES: Atomo di idrogeno, valutare |F⃗_c| e |F⃗_G|

r = 0,5 Å = 0,5 * 10⁻¹⁰ m

mₑ = 9,10⁻³⁴ kg

mₚ = 1,6 * 10⁻²⁷ kg

|Q| = 1,6 * 10⁻¹⁹ C

|F⃗_c|/|F⃗_G| = ^{K * q²}/_{G * 2 * 10³ * mₑ²} ≈ 10³⁹

|F⃗_G|