Cosa differenzia un conduttore da un dielettrico? Come si comporta un conduttore? Come si utilizza un conduttore?

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1 1 Cosa differenzia un conduttore da un dielettrico? A livello macroscopico A livello microscopico Come si comporta un conduttore? In elettrostatica In presenza di cariche in moto (correnti)... Come si utilizza un conduttore? In elettrostatica In presenza di cariche in moto (correnti)

2 Conduttori/Dielettrici 2 Cosa differenzia un conduttore da un dielettrico? A livello macroscopico Conduttori: elettrizzazione per induzione Dielettrici: elettrizzazione per strofinio A livello microscopico Conduttori: una parte degli elettroni (elettroni di conduzione) possono muoversi liberamente all'interno del conduttore Dielettrici: gli elettroni sono legati ai singoli atomi

3 Proprietà di un conduttore in elettrostatica 3 Conduttori in condizioni statiche (cariche ferme) Campo nullo all'interno Cariche solo sulla superficie Potenziale uniforme all'interno e sulla superficie La densità di carica dipende dalla forma della supeficie Il campo in prossimità della superficie dipende solo dalla densità di carica locale Un conduttore cavo costituisce uno schermo elettrostatico 16.5, 18.4, 18.5, 18.6,!

4 Campo nullo all'interno Se il campo non fosse nullo le cariche non sarebbero in condizioni statiche Gli elettroni di conduzione si ridistribuiscono fino a che il campo esterno ed il campo generato dalle cariche sul conduttore Fig conduttore in un campo esterno Non è necessario che il conduttore sia elettricamente carico

5 Cariche solo sulla superficie Campo nullo Flusso nullo Cariche nulle all'interno Fig cariche interne nulle Cariche solo sulla superficie

6 Potenziale uniforme all'interno e sulla superficie Campo nullo Integrale nullo Potenziale uniforme La superficie del conduttore è una superficie equipotenziale Le linee di campo sono sempre ortogonali alle superfici equipotenziali quindi il campo (all'esterno) è sempre ortogonale alla superficie del conduttore

7 Proprietà delle punte Due sfere a parità di potenziale V =k e Q 1 R 1 Q 1 =σ 1 4π R 1 2 V =k e σ 1 4π R 1 V =k e Q 2 R 2 Q 2 =σ 2 4π R 2 2 V =k e σ 2 4 π R 2 Fig Teorema di Coulomb σ 1 R 1 =σ 2 R 2 la sfera più piccola ha la carica maggiore Potere delle punte Il campo è più intenso vicino alle zone a minore curvatura (punte)

8 Campo in prossimità della superficie Applicando il Teorema di Gauss si ricava E= σ ε 0 û N (Teorema di Coulomb) Fig Teorema di Coulomb Il campo in prossimità della superficie dipende solo dalla densità di carica locale La densità di carica locale dipende da tutte le cariche

9 Conduttore cavo / Schermo elettrostatico All'interno della cavità (priva di cariche) il campo è nullo Il campo all'interno è nullo qualunque sia il campo all'esterno Si parla di schermo elettrostatico Fig Conduttore cavo

10 Messa a Terra La Terra può essere considerato un conduttore Poiché il raggio è grande, il potenziale è basso anche se c'è una carica Si assume che il potenziale sia nullo Collegando un conduttore alla Terra (si dice mettere a Terra ) si porta il suo potenziale a zero La carica non è necessariamente nulla! 19.3

11 Induzione elettrostatica / Induzione completa Induzione elettrostatica (tra conduttori) Alcune linee di campo vanno da un conduttore all'altro Le cariche sulla superfici collegate hanno lo stesso valore assoluto (e segno opposto) Induzione completa Tutte le linee di campo vanno da un conduttore all'altro Le cariche sui due conduttori hanno lo stesso valore assoluto (e segno opposto) Fig Induzione elettrostatica Fig Induzione completa 19.3

12 Esempi di induzione completa Un conduttore contenuto all'interno di un altro conduttore cavo Due sfere concentriche (condensatore sferico) Due cilindri coassiali (condensatore cilindrico, cavo coassiale) Fig Induzione completa Due conduttori le cui superfici sono molto vicine tra loro Due superfici piane aventi dimensioni lineari grandi rispetto alla distanza tra di esse (doppio strato carico, condensatore piano) 19.3

13 Capacità di un conduttore Se si raddoppia la (densità superficiale) di carica su di un conduttore il suo potenziale raddippia Il rapporto (capacità elettrica del conduttore C= Q V Fig Induzione completa non dipende né dal valore di Q né dal valore di V, ma solo dalla forma del conduttore Unità SI Farad: F = C / V 19.3

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