Il campo elettrico. F e. F g r. F q N C. Concetto matematico di campo. Due forze fondamentali. q q. Azione a distanza.
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- Bernadetta Colli
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1 Acua scalata a un fono a micoone olte la tempeatua i ebolliione. Vesanovi ella polvee i caffè l acua eutta bolleno fuiosamente. Peché le micoone scalano ì bene l acua? Il campo elettico Tamite campi elettomagnetici viaggianti è possibile tasfeie infomaioni a ganissime istane Oppue è possibile tasfeie ell enegia come nei foni a inuione o nei foni a micoone Il concetto i campo elettico e magnetico sono esseniali pe lo stuio ei fenomeni elettomagnetici statici e sopattutto i uelli ipenenti al tempo Le leggi ell elettomagnetismo si espimono più compiutamente in temini i popietà i campi In pimo luogo si stuiano le caatteistiche ei campi elettici associati a caiche feme Pof. A. Zenoni 78
2 Il campo elettico Concetto matematico i campo Tempeatua (scalae),, t v,,, t T, Velocità (vettoiale) Due foe fonamentali F g G m m ˆ F F e ˆ F + F Aione a istana massa massa caica caica Aione meiata al campo g Tasmissione istantanea (vìola la elatività) massa campo massa caica campo caica F g N m,, m s kg F N C V m e,, massa i pova caica positiva i pova Definiione i campo elettico Fe N,, lim C Inteaione fa caiche: eteminae il campo elettico geneato alla pima caica calcolae la foa che il campo esecita sulla secona caica Pof. A. Zenoni 78
3 Pof. A. Zenoni 78 Campo elettico a caiche puntifomi: il ipolo ˆ Dieione aiale uscente o entante Campo geneato a più caiche Campo geneato a una caica n... Pincipio i sovapposiione Il ipolo elettico Campo Momento i ipolo elettico p= Pe >>... p p p non c è la caica i pova
4 scaiche in aia sempio 8- In un atomo i elio ioniato l elettone e il nucleo sono istanti 6,5 pm. Qual è il campo elettico el nucleo alla istana ell elettone? 9 9,6 C 8,99 Nm C - 6,5 m, NC sempio 8- =+,5 mc, =+, mc, L= cm. In uale punto ell asse il campo elettico è nullo? L ; L ; L L L L L cm,μc,5μc 5,8cm Pof. A. Zenoni 78
5 Linee i foa el campo elettico 5 Popietà elle linee i foa Danno la ieione el campo elettico in ogni punto scono alle caiche positive e entano nelle negative Il numeo i linee pe unità i aea (pepenicolae alle linee) è popoionale all intensità el campo elettico Caica puntifome N linee Caiche lungo una etta Nlinee Pof. A. Zenoni 78
6 Visualiaione elle linee i foa 6 Pof. A. Zenoni 78
7 Campo elettico a istibuioni continue i caiche 7 P Densità i caica lineae supeficiale i volume lemento infinitesimo i caica ˆ P s A V ; ; ; P L s A A V V (lineae unifome) (supeficiale unifome) (i volume unifome) Anello caico s ; s R R R R R R s (anello caico) Pe R Pe Pof. A. Zenoni 78
8 Disco caico A ww w ww w w w R w w m w C X X R R w (isco caico) > 8 R (piano caico infinito) Filo caico infinito tan ; sec θπ θ tan θπ sen θ (filo caico infinito) Pof. A. Zenoni 78
9 Caica puntifome in un campo elettico 9 P caica campo caica ˆ P Moto ella caica F ma F (legge el moto) P Moto i una caica in un campo unifome F mg ma mg mg ma a m m se la caica è gane sempio 8-6 Stampante a getto inchiosto m, v 8ms L,6m kg -,5, 6 C NC at ; L vt al v L mv 6, 6,5 C, NC,6 m m,6mm, kg8ms Pof. A. Zenoni 78
10 speimento i Millikan (misua ella caica elettica) mg kv ma ; mg kv ma ; v lim mg 6R v lim mg 6R m R ne n ; ; ;... e,6 9 C Caica puntifome in un campo non unifome R, cm,6 m,67,5m v -7-7 Cm 9 5 C 7 ms kg Pof. A. Zenoni 78
11 L effetto coona Olte un eteminato valoe i campo elettico: 6 NC l aia si ionia e iventa conuttice Il pecipitatoe elettostatico In aione Femo Pof. A. Zenoni 78
12 Dipolo in un campo elettico unifome Punto i vista inamico Vettoe momento i ipolo La foa netta sul ipolo è nulla p ˆ ˆ Momento tocente sul ipolo F sen F sen F sen sen sen psen p Lavoo sul ipolo L L L n Punto i vista enegetico psen p sen il momento tocente tene a iue l angolo p La foa elettostatica el campo sul ipolo è consevativa U U U L p Abitaiamente U J 9 U p U p negia poteniale el ipolo nel campo Pof. A. Zenoni 78
13 sempio 8-7 La molecola acua p 6, Cm 5 A uale istana si tovano i baicenti elle caiche positiva e negativa nella molecola i H O? p p e e 6, Cm -9,6 C,9 % legame OH m,9pm L elevato momento i ipolo ell acua ne etemina molte elle popietà, a esempio la capacità i fa a solvente Qual è il momento tocente massimo su una molecola i H O in un campo elettico tipico i laboatoio pai a,5 NC? psen 6 6, Cm,5 NCsen 9 9, Nm Si supponga il momento i ipolo iniialmente oientato in senso opposto al campo. Calcolae il lavoo compiuto al campo pe fae uotae il momento i ipolo i 8 gai. L p p 8 5 6, Cm,5 NC,9 J p negia temica a NTP kt,8 JK9K 6, J La cottua a micoone Nell acua le molecole si attaggono a causa ei loo momenti i ipolo e fomano guppi. Quano un guppo si foma l enegia poteniale è tasfeita al moto temico elle molecole Le micoone speano i guppi i te faceno oscillae i ipoli sottoposti a momento tocente Quano le molecole si icombinano l enegia elle micoone iventa enegia temica Pof. A. Zenoni 78
F q. Il campo elettrico E = Il campo è la regione di spazio in cui si manifesta l azione della forza elettrica
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