Fatto sperimentale: Al pari della massa (nel limite non relativistico): La carica elettrica si conserva sempre
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- Fausto Quaranta
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1 Fatto speimentale: Esistenza di una nuova gandezza popia dei copi: caica elettica Analoga (ento ceti limiti) alla massa gavitazionale Diffeenza pincipale: segni Oigina la foza elettica fa i copi caichi Analoga (ento ceti limiti) alla foza di gavitazione Diffeenza pincipale: attattiva/epulsiva Al pai della massa (nel limite non elativistico): La caica elettica si conseva sempe Divesamente dalla massa: La caica elettica e quantizzata Gandezza scopeta molto tempo dopo la massa: copi fisici ossevabili nomalmente neuti ( = a caica totale nulla)
2 Popieta' fondamentali dell'inteazione elettomagnetica: c indipendente dal sistema di ifeimento q indipendente dal sistema di ifeimento c, q invaianti elativistici Invaianza della caica elettica: Deteminata speimentalmente con altissima pecisione 1)Pimo passo: caica elettone caica potone Molecola H fatta passae in c. elettico Nessuna deflessione δ q = q q < 1 q e p p ) Secondo passo: H vs He p + e H : e & p velocita' molto basse He : e velocita' molto bassa, p vel..1 c (inteno di un nucleo) Passati attaveso c. elettico Entambi indeflessi q p indipendente da v
3 Legge di Coulomb: q1q F1 = k ˆ ˆ 1 foza esecitata su q1 da q, 1 vesoe 1 q q < F concode ispetto a ˆ q q > F q q F = k ˆ F Come sopa discode ispetto a ˆ foza esecitata su q da q 1, ˆ 1 vesoe 1 ^ 1 F 1 q ^ 1 q q 1 F 1 q 1 F 1 ^ 1 q F 1 ^ 1 q q 1
4 Unita' di misua caica elettica Nel SI: caica elettica = Gandezza fondamentale Unita': Coulomb C 1 C = caica di elettoni Costante di popozionalita' nella legge di Coulomb: [ k] [ F ] ε = [ ] 3 L M L 3 = = = [ M ] L T Q Q T Q k kgm s C Pemittivita' elettica = Costante dielettica del vuoto: kg m s C Confonto f.gavitazionale - f.elettostatica: F F ( G) ( E) m m = + G ˆ G kg m s 1 q q 1 = ˆ kgc m s debole,attattiva fote,attattiva/epulsiva
5 q e' soggetta alla foza: 1 qq Fq = ˆ Altenativa all'inteazione dietta fa le caiche: 1 Q Fq = ˆ q = Eq campo elettostatico geneato da Q Modo di appesentasi la situazione: 1) Q modifica lo spazio in ogni punto attono a se' Q da' oigine a un campo vettoiale E 1 Q ˆ ( x, y,z) = ) q, posizionata in un punto geneico, e' soggetta alla foza F = qe Ovviamente, vale anche il vicevesa: Campo geneato da q Foza esecitata su Q Commento: lo spazio fisico e' diveso dallo spazio geometico Possiede popieta' fisiche, p es puo' essene pate un campo elettostatico q E Q F
6 Pincipio di sovapposizione: Conseguenza della lineaita' delle equazioni dell'elettomagnetismo Q E F q E 1 F=qE Q 1 F 1 1 qq 1 qq F = F + F = ˆ + ˆ Q1 1 Q F = ˆ ˆ 1 + q 1 F = E q 1 Q 1 Q E = ˆ + ˆ = E + E πε P q 1 Risultante q q 3 q5 q 4 1 N q1 q q 3 1 qi E= ˆ ˆ ˆ ˆ = i 1 3 i= 1 i q 6
7 Rendendo esplicita la dipendenza del campo dalla posizione: ( ) ( ) ( ) ( xi xp ) + ( yi yp ) + ( zi zp ) ( x x ) + ( y y ) + ( z z ) = x x + y y + z z i i P i P i P ˆ = i ˆi ˆj kˆ i P i P i P Es: caiche uguali e opposte: d +q -q Contibuti coulombiani Risultante P d P +q d +q P -q -q
8 ( + ) ( ) E= E + E I caso : Campi collineai pe punti sull'asse y ( ) ( ) 1 q q + E= E + E = ( y d ) ( y+ d ) q ( y+ d ) ( y d ) = ( y d 4) q ( y d 4 yd) ( y d 4 yd ) = ; p qd = ( y d 4) qyd py E= = y d 4 πε y d 4 ( ) 4 4 ( + ) ( ) py p E= πε y d 16 y d y πε y II caso : Campo pe punti sull'asse x ( ) ( ) ( ) ( ) Componenti x + e : uguali e opposte somma = Componenti y + e : 1 q ( ) ( ) 1 + q ( q) E E = E + E = E= y y y x + d 4 ( x + d 4) cosθ d cos θ=, p= qd 1 1 qd 1 E= x x + d 4 x + d 4 x + d 4 ( ) 3 x 3 p 3 cosθ cosθ
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