Informazioni sul corso (orario, testi, materiale didattico, finalità, contenuti, modalità d esame ) Forza elettrostatica e legge di Coulomb

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1 Università di Siena, DIISM, CdS in Ingegneria, Corso di fisica, slides lezione n.1, pag.1/12 In questa lezione: Informazioni sul corso (orario, testi, materiale didattico, finalità, contenuti, modalità d esame ) Forza elettrostatica e legge di Coulomb Principio di sovrapposizione Campi (aspetti formali ) Distribuzioni di carica Campi generati da distribuzioni discrete e continue

2 Università di Siena, DIISM, CdS in Ingegneria, Corso di fisica, slides lezione n.1, pag.2/12 lun mar mer gio ven FIS 2 FIS 2 FIS FIS 2 FIS 2 FIS Ricev Ricev Orario, programma sintetico, esami, iscrizione esame, sulle pagine del DIISM ==> didattica==>corsi di studio informazioni rapide Altro materiale (precedenti testi d esame dei corsi di arezzo) (fin quando resta attivo)

3 Università di Siena, DIISM, CdS in Ingegneria, Corso di fisica, slides lezione n.1, pag.3/12 P.Mazzoldi, M.Nigro, C.Voci: Elementi di Fisica - Elettromagnetismo EdiSES oppure Focardi-Massa-Uguzzoni Fisica Generale - elettromagnetismo Ed.Ambrosiana circa 30 altri numerosi testi sono ugualmente adatti Contenuti (e finalità): introduzione elementare ad alcuni aspetti dell elettricità, del magnetismo, e dell elettromagnetismo classico. Propedeuticità e prerequisiti. Fisica 1, Analisi 1. Geometria euclidea. Questo corso è propedeutico (o costituisce prerequisito) per i corsi di elettrotecnica, sistemi elettrici ed elettronici, elettronica, campi elettromagnetici, antenne Modalità d Esame: prove in itinere SOLO per autovalutazione. Prova scritta (test rapido elementare seguito da alcuni esercizi seri ). Prova orale (colloquio su esercizi e/o argomenti teorici ) 6 appelli/anno (+ altri riservati)

4 Università di Siena, DIISM, CdS in Ingegneria, Corso di fisica, slides lezione n.1, pag.4/12 Forza di Coulomb F Coul = Ricorda l interazione gravitazionale F grav = In particolare, decresce come r 2, ed è centrale e quindi conservativa. Tuttavia le masse sono positive sempre e quindi F grav è attrattiva, mentre le cariche possono avere segni vari e quindi F Coul può essere attrattiva e repulsiva. Differenza importante: la massa di un oggetto è assegnata, mentre la carica può essere variata (incidendo in modo trascurabile sulla massa). La massa ha spesso una distribuzione assegnata (pensare al corpo rigido), mentre la carica può spesso ridistribuirsi. La massa che gioca nell espressione di F grav (massa gravitazionale), ad oggi risulta essere sempre proporzionale all inerzia (massa inerziale). Per la carica non è così!

5 Università di Siena, DIISM, CdS in Ingegneria, Corso di fisica, slides lezione n.1, pag.5/12 Fenomenologia e metodi per conferire carica elettrostatica. Cosa intendiamo per elettrostatica Elettrizzazione per sfregamento Conduttori e isolanti (primo cenno) Elettrizzazione per induzione

6 Università di Siena, DIISM, CdS in Ingegneria, Corso di fisica, slides lezione n.1, pag.6/12 Forza elettrostatica (nel vuoto) e campo elettrostatico. F Coul = k Qq/r 2 ; F Coul = (k Qq/r 2 )u r Campo Coulombiano: F Coul = qe Coul =q (kq/r 2 )u r E Coul =(kq/r 2 )u r Nota bene: questo è il campo prodotto da una carica puntiforme, e r è la posizione rispetto a tale carica. Se la di cariche ce ne sono molte e posizionate variamente nello spazio, non possiamo valutare il campo applicando l espressione trovata sopra così come appare. Per nostra grande fortuna, vale il Principio di sovrapposizione

7 Università di Siena, DIISM, CdS in Ingegneria, Corso di fisica, slides lezione n.1, pag.7/12 Campo: a cosa ci serve? Quali informazioni dobbiamo trarre dalla conoscenza di un campo? Campo: cosa è da un punto di vista matematico? Cosa dobbiamo fornire per descrivere compiutamente come è fatto un campo? Campi e forze. Cosa è un campo centrale? Cosa è un campo conservativo?

8 Università di Siena, DIISM, CdS in Ingegneria, Corso di fisica, slides lezione n.1, pag.8/12 Campo generato nel punto r da una carica Q puntiforme posta non in O ma in un punto generico R. Campo di due cariche puntiformi q 1 e q 2 poste in R 1 e R 2 Campo di N cariche puntiformi q i poste in posizioni R i

9 Università di Siena, DIISM, CdS in Ingegneria, Corso di fisica, slides lezione n.1, pag.9/12 Caso di distribuzioni continue. In un volumetto dv è presente carica ρdv: Si somma come per N cariche, ma ora la somma si fa su infiniti volumetti infinitesimi: passiamo da Σ i a dv : E= Questo si può fare anche componente per componente: E x =

10 Università di Siena, DIISM, CdS in Ingegneria, Corso di fisica, slides lezione n.1, pag.10/12 Esempi vari, con cariche distribuite sia in modo discreto che in modo continuo. Quando possibile (quasi mai nella realtà, quasi sempre negli esercizi che si possono proporre agli esami) si possono utilizzare ragionamenti basati sulla simmetria del problema. Due cariche uguali: calcolare il campo elettrostatico sull asse e sul prolungamento del segmento che le unisce. y a x x= a, y=0 x=+a, y=0

11 Università di Siena, DIISM, CdS in Ingegneria, Corso di fisica, slides lezione n.1, pag.11/12 Idem, ma con due cariche di segno opposto

12 Università di Siena, DIISM, CdS in Ingegneria, Corso di fisica, slides lezione n.1, pag.12/12 Quattro cariche uguali Q ai vertici di un quadrato di lato L: calcolare il campo lungo l asse di un lato, lungo la diagonale, lungo l asse del quadrato. Disporre una carica Q al centro in modo che sia nullo il campo al centro di un lato oppure in un punto sull asse del quadrato a distanza L dal piano del quadrato