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Elettromagnetismo 5. Fenomeni di elettrostatica. 1. Conduttori in equilibrio elettrostatico Equilibrio elettrostatico: le cariche presenti sui conduttori.

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1 Elettromagnetismo 5. Fenomeni di elettrostatica

2 1. Conduttori in equilibrio elettrostatico Equilibrio elettrostatico: le cariche presenti sui conduttori sono ferme Proprietà di un conduttore carico in equilibrio elettrostatico: Allinterno il campo elettrico è nullo Sulla superficie il campo elettrico ha direzione perpendicolare Il potenziale elettrico è lo stesso allinterno e sulla superficie Allequilibrio, la carica elettrica presente in eccesso nei conduttori si trova tutta sulla loro superficie esterna La carica si concentra nelle parti del conduttore in equilibrio elettrostatico che hanno una curvatura più accentuata

3 3. Problema generale dellelettrostatica Consiste nel determinare il potenziale elettrico V, oppure il campo elettrico E, in tutti i punti dello spazio Calcolato il campo elettrico in tutti i punti dello spazio è possibile conoscere la densità superficiale di carica sui conduttori, con il teorema di Coulomb Convenzioni per lo zero del potenziale: Allinfinito (cariche puntiformi) Al potenziale di terra (conduttore collegato col terreno) Al potenziale di massa (conduttore collegato a un involucro metallico)

4 4. La capacità di un conduttore Allora, il rapporto tra carica e potenziale del conduttore è una costante, che si chiama capacità del conduttore Gli esperimenti mostrano che la carica e il potenziale di un conduttore isolato sono direttamente proporzionali La capacità dipende solo dalla forma e dalle dimensioni del conduttore E una misura della capacità di immagazzinare carica da parte del conduttore Unità di misura: farad (F), 1F = 1C/V

5 4. Capacità di una sfera carica Il potenziale elettrico allesterno e sulla superficie di una sfera carica è uguale a quello di una carica puntiforme Q Capacità elettrostatica di una sfera conduttrice isolata di raggio R: È direttamente proporzionale al raggio della sfera

6 5. Il condensatore Condensatore piano: due lastre metalliche parallele (armature), poste a distanza piccola rispetto alla loro estensione La capacità di un condensatore Quando una riceve la carica Q, laltra acquista per induzione la carica –Q La prima passa al potenziale V, la seconda rimane al potenziale di terra Campo elettrico e capacità di un condensatore piano Il campo elettrico allesterno è nullo, allinterno è uniforme, ortogonale alle armature, diretto da quella positiva a quella negativa La capacità dipende solo da caratteristiche geometriche

7 6. Collegamenti di condensatori La capacità equivalente di più condensatori in parallelo è uguale alla somma delle capacità dei singoli condensatori Condensatori in parallelo (= stessa ddp agli estremi) Condensatori in serie (= stessa carica sulle armature) Linverso della capacità equivalente di più condensatori in serie è pari alla somma degli inversi delle singole capacità

8 7. Energia in un condensatore Per caricare un conduttore inizialmente scarico occorre sempre fare un lavoro, per vincere la repulsione delle cariche già presenti Il lavoro di carica rimane immagazzinato allinterno fino a quando non si scarica: i condensatori sono serbatoi di energia Esempi: flash della macchina fotografica, defibrillatore, ecc.


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