ELETTRICITÀ. In natura esistono due tipi di elettricità: positiva e negativa.

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Stefano Fabiani
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1 Elettricità 1

elettrica netta, cioè essi acquistano la proprietà di attrarre o di

2 ELETTRICITÀ Quando alcuni corpi (vetro, ambra, ecc.) sono strofinati con un panno di lana, acquistano una carica elettrica netta, cioè essi acquistano la proprietà di attrarre o di respingere altri corpi elettrizzati. In natura esistono due tipi di elettricità: positiva e negativa. 2

3 ELETTRICITÀ Cariche di segno opposto si attraggono e cariche dello stesso segno si respingono. 3

4 ELETTRICITÀ L'elettricità si produce anche per induzione, cioè avvicinando un corpo elettrizzato ad un metallo isolato. 4

5 LEGGE DI COULOMB La forza elettrostatica d interazione fra due cariche elettriche puntiformi è definita dalla legge di Coulomb: F 4 1 o r q q r 0 = C 2 N m 2 costante dielettrica del vuoto r = costante dielettrica del mezzo rispetto al vuoto 5

6 LEGGE DI COULOMB F 4 1 o r q q r L unità di misura della carica elettrica nel S.I. è il coulomb (C). La carica elettrica di 1 C è quella carica che posta nel vuoto ad 1 m di distanza da una carica elettrica uguale la respinge con la forza di N. 6

7 ELETTRICITÀ Ciascun corpo contiene una enorme quantità di cariche elettriche positive e negative, mescolate uniformemente in modo che il corpo risulti elettricamente neutro. Lo strofinio rimuove o aggiunge alcune cariche in modo che si manifesta una carica netta positiva o negativa. L induzione elettrica consiste in una ridistribuzione non uniforme delle cariche elettriche sulla superficie del corpo in modo da evidenziare cariche elettriche dei due segni. 7

8 STRUTTURA DELL ATOMO L atomo è costituito da un nucleo centrale con carica positiva e da elettroni, con carica negativa, orbitanti intorno ad esso. 8

9 STRUTTURA DELL ATOMO Il nucleo è composto da protoni (dotati di carica positiva) e neutroni (elettricamente neutri). La carica elettrica del nucleo (positiva) è uguale ed opposta alle cariche elettroniche (negative) in modo che l atomo risulti elettricamente neutro. Acquistando o cedendo elettroni l atomo diventa uno ione dotato di carica elettrica netta diversa da zero. La carica elettrica è quantizzata, cioè non è possibile isolare cariche elettriche che siano frazioni di quelle portate dai protoni e dagli elettroni. 9

10 STRUTTURA DELL ATOMO Parametri fisici delle particelle dell atomo Carica Massa Elettrone C kg Protone C kg Neutrone kg 10

11 CAMPO ELETTRICO Una o più cariche elettriche creano nello spazio circostante un campo elettrico. Indicando con F la forza agente su una carica esploratrice positiva q 0 all interno del campo elettrico, quest ultimo è definito da: E F q 0 Nel S.I. il campo elettrico si misura in N/C. 11

12 CAMPO ELETTRICO (a) Una carica di prova positiva q 0 posta nel punto P vicino a un oggetto carico. Una forza elettrostatica F agisce sulla carica di prova. (b) Il campo elettrico E generato dall oggetto carico nel punto P. 12

13 CAMPO ELETTRICO Campo elettrico generato da una carica puntiforme positiva. 13

14 CAMPO ELETTRICO Campo elettrico generato da un dipolo elettrico Linee di forza in prossimità di due cariche puntiformi uguali ma di segno opposto. Le cariche si attraggono. È mostrato il vettore campo elettrico in un punto. Si noti che è tangente a una linea di campo. 14

CAMPO ELETTRICO Campo elettrico generato da due cariche uguali Linee di forza in prossimità di due cariche puntiformi uguali positive. Le cariche si respingono.

15 CAMPO ELETTRICO Campo elettrico generato da due cariche uguali Linee di forza in prossimità di due cariche puntiformi uguali positive. Le cariche si respingono. Le linee terminano su oggetti lontani, non mostrati, dotati di cariche negative. È mostrato il vettore campo elettrico in un punto. Si noti che è tangente a una linea di campo. 15

16 ENERGIA POTENZIALE ELETTRICA La forza generata dal campo elettrico è una forza conservativa (come quella gravitazionale). Si definisce energia potenziale elettrica (o semplicemente energia elettrica) U posseduta da una carica elettrica q, una funzione della posizione tale che il lavoro elettrico per uno spostamento dalla posizione iniziale i alla posizione finale f sia dato da: L F s U i U f U 16

17 POTENZIALE ELETTRICO Il potenziale elettrico (o semplicemente potenziale) è l energia elettrica posseduta dalla carica unitaria, ed è definito da: V U q Il lavoro per uno spostamento dalla posizione iniziale i alla posizione finale f è quindi dato da: L U U q ( V V ) i f i f q V 17

18 POTENZIALE ELETTRICO Differenza di potenziale (d.d.p) o tensione elettrica: V V V f i Nel S.I. il potenziale elettrico si misura in volt (V): 1 joule 1V 1coulomb 1J 1C Fra due punti esiste la d.d.p. di 1 V quando le forze del campo elettrico compiono il lavoro di 1 J per spostare la carica elettrica di 1 C fra i due punti. 18

POTENZIALE ELETTRICO Le cariche positive si muovono spontaneamente verso i potenziali decrescenti (dal punto a potenziale più alto verso quello a potenziale

19 POTENZIALE ELETTRICO Le cariche positive si muovono spontaneamente verso i potenziali decrescenti (dal punto a potenziale più alto verso quello a potenziale più basso). Le cariche negative si muovono spontaneamente verso i potenziali crescenti (dal punto a potenziale più basso al punto a potenziale più alto). 19

20 CORRENTE ELETTRICA Applicando una d.d.p. ai capi di un filo conduttore si produce un flusso di particelle cariche, cioè una corrente elettrica. Per convenzione, il verso della corrente è quello del moto delle cariche positive (opposto a quello delle cariche negative). 20

21 CORRENTE ELETTRICA Si definisce intensità di corrente il rapporto fra la quantità di carica che attraversa la sezione di un conduttore ed il tempo trascorso: i q t Nel S.I. l unità di misura della corrente elettrica si chiama ampère (A) ed è una grandezza fondamentale (la carica elettrica è una unità derivata dall ampère). 1ampere 1A 1C s 21

LEGGI DI OHM 1 a Legge di Ohm Per un conduttore metallico l'intensità della corrente elettrica è proporzionale alla d.d.p. applicata ai suoi estremi.

22 LEGGI DI OHM 1 a Legge di Ohm Per un conduttore metallico l'intensità della corrente elettrica è proporzionale alla d.d.p. applicata ai suoi estremi. i V R i R: resistenza del conduttore metallico V Nel S.I. la resistenza elettrica si misura in ohm ( ). 1ohm 1 1V A 22

Si producono, quindi, segnali elettrici che raggiungono la superficie

23 ELETTROCARDIOGRAFIA L'attività del cuore è attivata da impulsi elettrici, che stimolano la contrazione dei muscoli. Si producono, quindi, segnali elettrici che raggiungono la superficie del corpo e possono essere registrati in un tracciato chiamato elettrocardiogramma (ECG). 23

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