Fisica - concetti di fisica

T

emana energia che viene catturata da un altro corpo con temperatura diversa e minore, e trasformata in calore. σ=costante

ε= emittanza caratteristica della superficie. A=area

di Stefan-Boltzman, irraggiante. T=temperatura superficiale in K.

Cariche elettriche = Caratteristica delle particelle elementari. I corpi carichi esercitano forze gli uni sugli altri. Se 2 tipi di

carica non sono bilanciati si ha una carica netta. Sono di due segni diversi, positivo e negativo: cariche dello stesso segno

di corrente è

si respingono, cariche di segno opposto si attraggono. Hanno come unità di misura il Coulomb C. L’intensità

data da i=dq/dt e si misura in ampere. 1C=1A/s. metalli, il corpo umano, l’acqua di

Conduttori = Sono sostanze attraverso cui le cariche si muovono liberamente. Es:

rubinetto. Isolanti = Sostanze in cui le cariche non possono muoversi liberamente. Es: sono gomma, plastica, vetro e

acqua chimicamente pura. Semiconduttori = sostanze che hanno un comportamento intermedio tra i conduttori e gli

isolanti. Es: il silicio e il germanio. Super conduttori = Sostanze perfettamente conduttrici.

Legge di Coulomb = date 2 particelle di cariche q1 e q2 distanti fra loro r, la forza elettrostatica di attrazione/repulsione

scambiata, è data da [], dove k è una costante che è uguale a []. Quantizzazione della carica = La carica è una proprietà

intrinseca delle particelle elementari. Le particelle elementari si possono contare in unità. Ogni carica può essere espressa

dal prodotto tra n ed e.

Campo elettrico = è una grandezza fisica vettoriale che caratterizza i punti dello spazio circostante una distribuzione di

cariche elettriche. Si chiama elettrostatico quando le cariche sono in equilibri. Si utilizza una carica q0 di prova per

rilevare le presenze di forze elettriche. Il campo però non dipende né dalla presenza di q0, né dal suo valore. La sua

formula è []. La sua unità di misura è N/C. La direzione e il verso di E sono quelli della forza F che agisce sulla carica

positiva.

Linee di forza di un campo elettrico = le linee di campo mettono in evidenza i campi elettrici, la loro direzione,

l’intensità e il verso. Escono dalle cariche positive ed entrano nelle cariche negative. Il vettore campo elettrico è tangente

alla linea di campo in qualsiasi punto. Più si addensano e più E è grande.

= l’intensità del campo elettrico E generato da una carica puntiforme

Campo elettrico generato da una carica puntiforme

q posta ad una distanza r, è dato dal rapporto F/q. La forza che agisce, è data dalla legge di Coulomb, per cui []. Sia la

forza che il campo elettrico totali, sono dati dalla somma di tutte le forze e di tutti i rapporti tra F e q, agenti, per cui si ha

il principio di sovrapposizione. La direzione e il verso del campo elettrico dipende dalla carica puntiforme: se questa è

positiva il campo elettrico esce dalla carica puntiforme, se è negativa, entra.

Campo generato da un dipolo elettrico = è formato da 2 particelle che hanno carica di stessa intensità q, ma segno

opposto, posti ad una distanza d fra loro. Si deve trovare il campo E totale, ponendo entrambi i campi E(+) e E(-), sullo

stesso asse. La formula è [].

Carica puntiforme in campo elettrico = Si deve determinare cosa succede quando si pone una particella carica, fissa o in

movimento in un campo elettrico prodotto da altre cariche. Agisce sulla particella una forza elettrostatica []. La forza

elettrostatica su una carica in campo elettrico ha lo stesso orientamento del campo se la carica è positiva,orientamento

opposto se la carica è negativa. È denominato esperimento di Millikan.

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Flusso = considerando una regione del piano e un vettore v, il flusso del vettore v attraverso la superficie A

alle linee di campo, il prodotto dell’intensità di v per l’area della superficie. Se il vettore v non è

perpendicolare

perpendicolare al piano, la sua componente si calcola moltiplicando vcos α.

Flusso del campo elettrico = Riguarda una superficie Gaussiana immersa in un campo elettrico. La superficie è divisa in

piccole aree, le cui direzioni sono sempre perpendicolari e uscenti dalla superficie stessa, mentre il campo E è costante per

tutti i punti. Quindi il flusso del campo elettrico è dato da []. Quindi il flusso elettrico attraverso una superficie gaussiana

è proporzionale al numero di linee di campo elettrico passanti per la superficie.

Legge di Gauss = mette in relazione il flusso attraverso una superficie chiusa con la carica netta q che è racchiusa

int

all’interno della superficie. L’unica cosa che ci interessa della carica è il suo modulo e il segno. Se noi sostituiamo a

questa, quella del flusso, abbiamo che è []. Qint è la somma di tutte le cariche e se è positiva, il flusso netto è uscente,

altrimenti è negativa. E è la somma di tutti i campi elettrici. Il flusso sarà minore di zero se il campo E è entrante,

maggiore se è uscente, = 0 se E è perpendicolare alla superficie.

Legge di Gauss e di Coulomb (flusso attraverso superficie sferica) = si parte dalla formula della legge di Gauss cioè

εΦ=qint. A Φ viene sostituito la definizione di flusso elettrico attraverso la superficie sferica che è []. Comunque E è

fuori dall’integrale e si ha [].

uguale in tutta la superficie sferica, quindi si può portar

Conduttore carico isolato = una carica fornita ad un conduttore isolato, si posiziona interamente sulla superficie esterna

del conduttore. Il campo elettrico all’interno è nullo, altrimenti ci sarebbero correnti elettriche, poi all’interno del volume

E, Φ e q sono uguali a 0.

Campo elettrico esterno al conduttore = il campo elettrico vicino alla superficie del conduttore carico, è perpendicolare

ad esso e ha intensità uguale a []. All’interno del conduttore E=0. Se la carica del conduttore è positiva il campo esce dal

conduttore, altrimenti entra.

Lamina isolante = Si ha una lamina in cui il le linee di forza non interseca essa, ma sono perpendicolare ed escono da

entrambe le facce. Quindi si utilizza la formula di Gauss [] e tramite una modifica, si ha []. Due piastre conduttrici = Si

analizza il caso in cui si avvicinino 2 piastre conduttrici di segno opposto l’una all’altra. È presente una carica doppia

perché la carica in eccesso di una attrae la carica in eccesso dell’altra. Guscio sferico = Un guscio sferico carico

uniformemente attrae o respinge una carica al di fuori del guscio come se tutta la carica del guscio fosse nel centro[]. Un

guscio sferico carico uniformemente non esercita alcuna forza su una carica posta al suo interno [].

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= è l’energia del sistema formato da un oggetto carico sottoposto ad un campo elettrico

Energia potenziale elettrica

esterno e dal campo elettrico stesso. Si misura in Joule. Mentre la forza elettrica è conservativa, il suo lavoro dipende solo

percorso considerato. La variazione ΔU dell’energia potenziale elettrica di una carica

dal punto iniziale e finale del

puntiforme che si sposta da un punto iniziale ad uno finale del campo elettrico è [], dove L è il lavoro compiuto dalla

forza elettrostatica sulla carica puntiforme che si sposta. Si misura in Joule. Consideriamo come configurazione di

riferimento il caso in cui le cariche siano a distanza infinita e poniamo allora U(∞)=0, in modo che sia U=-L∞ cioè

l’energia potenziale uguale al lavoro necessario a portare le cariche dall’infinito nella posizione desiderata.

= Dato un campo elettrico, si chiama potenziale elettrico in un punto del campo, l’energia potenziale

Potenziale elettrico E’ una proprietà del campo stesso.

per unità di carica ed è uguale a []. Il simbolo q è la carica positiva sulla quale il campo

compie lavoro. La differenza di potenziale tra due punti del campo elettrico è data da []. L’unità di misura del potenziale è

il Volt (1V=1J/C).

Lavoro svolto da una forza esterna = in un campo elettrico, il lavoro svolto da una forza applicata su una particella di

carica q, è uguale al lavoro svolto dal campo elettrico sulla particella e ha modulo e segno opposto []. La variazione

dell’energia cinetica della particella in movimento, è dato da []. Mettendo in relazione il lavoro della forza applicata e la

variazione dell’energia potenziale della particella durante il movimento, si ha []. Mettendo questa formula in relazione

con la differenza di potenziale, si ha [], che può essere positiva, negativa o nulla a seconda dei segni della carica e della

differenza di potenziale. La formula, rappresenta il lavoro che si deve compiere per spostare una particella di carica q

mediante una differenza di potenziale, senza avere variazione di energia cinetica della particella.

Calcolo del potenziale dato il campo E = Dato E, si ha []. Il lavoro si trova []. Quindi la differenza di potenziale [].

Potenziale dovuto ad una carica puntiforme = una carica puntiforme positiva stabilisce un potenziale elettrico positivo.

Potenziale Di un dipolo = per calcolarlo si fa riferimento alla formula del campo di un dipolo elettrico. Si ha quindi che [].

Potenziale di una distribuzione continua = Quando si ha una distribuzione di carica continua, non si fa riferimento alla

sommatoria per calcolare il potenziale dovuto a un insieme di cariche puntiformi.

Calcolare il campo dato il potenziale = si deve supporre che una carica di prova positiva q0 percorra uno spostamento ds

da una superficie equipotenziale alla superficie adiacente. Il lavoro svolto dal campo elettrico sulla carica di prova è [],

mentre quello compiuto dal campo elettrico è []. Si eguagliano e si ottiene [] dove Es è la componente di E nella direzione

ds. = L’energia potenziale di un sistema di

Energia potenziale elettrica in presenza di un sistema di cariche puntiformi

cariche puntiformi fisse è uguale al lavoro svolto da un agente esterno per portare il sistema nella configurazione indicata,

spostando ciascuna carica da una distanza infinita alla propria posizione.

Potenziale di un conduttore isolato: Una carica in eccesso contenuta in un conduttore isolato si distribuisce sulla

superficie e all’interno, assumano lo stesso potenziale. Questa

superficie in modo che tutti i punti del conduttore,sulla

proprietà vale anche se il conduttore ha una cavità interna e anche se racchiude una carica netta.

= Il