Programma completo - Fisica II

ATOMI e CARICHE

Studieremo prima l'elettrostatica e la magnetostatica in modo indipendente e poi ne studieremo le relazioni.

Un elettrone ha carica quantizzata e: e = -1.6 * 10^-19 C ed ha massa: me = 9.10^-31 Kg

• THOMSON
• ^{X ≈ 1 Å}
• RUTHERFORD
• ^{X ≈ 1 F}

z = atomico (n°_p+n°_e) a = n° di massa (n°_p+n°_n)

PRINCIPIO DI INDETERMINAZIONE DI HEISENBERG

ΔE • ΔP ≈ h

Non possiamo conoscere (con precisione) contemporaneamente l'energia e la posizione di un elettrone

CREAZIONI DI CARICA

Sfregando: sfregando un oggetto (isolante sulla lana, etc.) accade che uno dei due oggetti si ionizza (acquista/perda elettroni). Se prendiamo un conduttore invece, l'effetto è più debole perché la carica che acquista/perda si dispone quasi uniformemente lungo la bacchetta, anche concentrandosi nella parte sfregante.

• ISOLANTE ↔ CONDUTTORE
• ^{Soprattutto x conducenti (ma anche isolanti)}

CONTATTO: mettendo in contatto un corpo carico con uno neutro, gli elettroni si muoveranno trasferendosi nel corpo neutro e quindi genererà una forza di repulsione per 2 oggetti.

INDUZIONE: avvicinando un corpo carico ad uno neutro (senza contatto) sul corpo neutro le cariche si dispongono in modo che i 2 corpi si attraggano. Tale forza si attua, dice, finché non li allontaniamo.

POLARIZZAZIONE: NON CREA CARICA! Però si crea il dipolo, quindi anche se l'atomo resta neutro, le cariche positive si dispongono rispetto al negativo CONDUTTORI HANNO CARICHE LIBERE DI MUOVERSI;

Definizione approssimativa di nabla (∇)

L'operatore nabla è così definito: ∇ = (∂/∂x, ∂/∂y, ∂/∂z).

• Se applico ∇ ad uno scalare, allora ottengo le 3 derivate parziali lungo i 3 assi. Ad esempio con le Temperature: ∇T = (∂T/∂x, ∂T/∂y, ∂T/∂z) → GRADIENTE
• Se applico ∇ ad un vettore A:
  • PRODOTTO SCALARE: ∇⋅A = ∂Ax/∂x + ∂Ay/∂y + ∂Az/∂z → DIVERGENZA (di A) (è uno scalare)
  • PRODOTTO VETTORIALE: ∇×A = ( ∂Az/∂y - ∂Ay/∂z, ∂Ax/∂z - ∂Az/∂x, ∂Ay/∂x - ∂Ax/∂y ) (è un vettore) ROTORE (di A)

1bis Atomi

m_protoni ≈ m_neutroni ≈ 2000 m_elettroni (m = massa) mⁿ di massa

r_e ≪ 10⁻¹⁷ (è sicuramente < r ) r_nucleo = r₀⋅a (r = raggio; r₀ = costante ≈ 0.5fm)

Excrazione di carica

Quando strofino un conduttore, fornisco energia cinetica e quindi poiché le cariche sono libere di muoversi, aumenta la Temperatura.

Esempio dell'anello

Prendiamo un filo conduttore (sottile) e lo avvolgiamo in modo da ottenere un anello (quindi circonferenza) di r=2πR.

E' difficile calcolare il campo elettrico in un punto dell'asse di simmetria

_{(amido noi riesci se Teorema a lungo)}

r = q ← dq = λ dl dq in cui dl=R dφ

dE = λ dq r in cui r = √x² + R² (per Pitagora)

Quindi si ha: dE₂ + dE_c = 2 ke dg cos α r

(Poiché dE sin α )

cos α = _x/_r (ricorda des α : r dl )

La dq è dato dl = R dφ

E (punto esatto di 1/2

E (x) = ^dE = ∫ 2 ke dq cos α r = k ∫

_π________________

ke λ R x r

E ( x = 0 ) = 0

∫

^Q

_4πR x²

E (x > 2R) = posso considerare l'anello di filo come una carica puntiforme

piché x

^x

_{4π x²}

^{(x2+ R2)3/2}

Esempio della sfera carica

E(p) = k * ^Q/_x² = H scelgo una superficie gaussiana con simmetria sferica

ΣE * ΔΣ = E * 4πx²

E(p) = 1/^4πE₀ * ^Q/_x² (campo elettrico all'esterno della sfera)

All'interno della sfera cavità insiene e:

• Se è cava (cioè con un guscio sferico ma all'interno del vuoto) Q_int = 0, quindi ∀Σ_int