Energia potenziale elettrostatica Potenziale elettrostat ico.

Presentazione sul tema: "Energia potenziale elettrostatica Potenziale elettrostat ico."— Transcript della presentazione:

1 Energia potenziale elettrostatica Potenziale elettrostat ico

2 Il campo elettrico è un sistema fisico che può compiere lavoro C’è una forza, quella elettrostatica, che agendo su cariche elettriche può produrre movimento

3 Il campo elettrico è un sistema fisico che può compiere lavoro C’è una forza, quella elettrostatica, che agendo su cariche elettriche può produrre movimento Questa forza agisce sulla carica q Il suo valore è dato da q

4 Il campo elettrico è un sistema fisico che può compiere lavoro C’è una forza, quella elettrostatica, che agendo su cariche elettriche può produrre movimento Questa forza agisce sulla carica q Il suo valore è dato da q

5 Calcolare il lavoro svolto dalla forza elettrostatica non è semplice perché la forza varia con continuità man mano che la distanza d tra la carica Q A che crea il campo e quella q che ne subisce l’azione diminuisce Quello che segue serve solamente a far capire, in modo approssimato, da dove salta fuori la relazione che descrive il lavoro svolto dalla forza elettrostatica

6 Lo spostamento s avviene lungo la direzione radiale indicata dalla distanza d Il lavoro svolto è dato dalla relazione q

7 Lo spostamento s della carica q avviene lungo la direzione radiale indicata dalla distanza d Lo spostamento s e la distanza d sono sostanzialmente «simili» Quindi nell’espressione del lavoro svolto

8 Al posto dello spostamento s mettiamo d Il lavoro è quindi q

9 Questa relazione rappresenta il lavoro svolto dal campo elettrico per portare la carica q dall’infinito alla distanza d ATTENZIONE: Parlare di lavoro svolto dal campo elettrico significa sottolineare che è il campo elettrico ad agire direttamente su q e questa azione si manifesta attraverso l’azione della forza elettrostatica. q Se la carica q fosse negativa, la forza sarebbe repulsiva, e questa relazione rappresenterebbe il lavoro svolto dal campo elettrico per portare q dalla distanza d all’infinito

10 La carica q messa alla distanza d, nel campo elettrostatico a simmetria sferica creato dalla carica Q A possiede un’energia potenziale elettrostatica (U e ) descritta dalla relazione Se la carica q è costretta a stare alla distanza d, si dice che possiede energia potenziale elettrostatica che, eventualmente, si può trasformare in lavoro

11 q

12 GRAFICI DELLA FORZA COULOMBIANA E DELL’ ENERGIA POTENZIALE ELETTROSTATICA

13 All’aumentare della distanza tra le cariche la forza diminuisce molto più velocemente dell’energia potenziale

14 GRAFICI DELLA FORZA COULOMBIANA E DELL’ ENERGIA POTENZIALE ELETTROSTATICA All’aumentare della distanza tra le cariche la forza diminuisce molto più velocemente dell’energia potenziale

15 GRAFICI DELLA FORZA COULOMBIANA E DELL’ ENERGIA POTENZIALE ELETTROSTATICA Matematicamente si tratta di funzioni diverse. Non tenendo conto del segno meno le due funzioni sono: f(x) x

16 q Qual è il lavoro svolto dalla forza elettrostatica per spostare una carica q dal punto B al punto C ?. B. C dBdB

17 q Qual è il lavoro svolto dalla forza elettrostatica per spostare una carica q dal punto B al punto C ?. B. C

18 q Qual è il lavoro svolto dalla forza elettrostatica per spostare una carica q dal punto B al punto C ?. B. C d BC

19 q Qual è il lavoro svolto dalla forza elettrostatica per spostare una carica q dal punto B al punto C ?. B. C d BC Raccogliendo a fattore comune k 0  Q A  q si ottiene

20 q il lavoro svolto dalla forza elettrostatica per spostare una carica q dal punto B al punto C è anche dato dalla differenze tra le energie potenziali nei punti B e C. B. C d BC

21 In generale il lavoro svolto è sempre uguale alla variazione di energia potenziale

22 q Qual è il lavoro svolto dalla forza elettrostatica per spostare una carica q dal punto E al punto F ?. E. F Si può dimostrare che il lavoro è identico a quello calcolato in precedenza per il lavoro dal punto B al punto C Le distanze dei punti E ed F dalla carica che genera il campo sono identiche a quelle dei punti B ed C

23 q. E. F Un’altra proprietà del campo elettrostatico a simmetria sferica è che Il lavoro svolto dalle forze del campo è INDIPENDENTE DAL PERCORSO SEGUITO MA DIPENDE ESCLUSIVAMENTE DAL PUNTO DI PARTENZA E DAL PUNTO DI ARRIVO.

24 q. E. F Il lavoro svolto dalle forze del campo è INDIPENDENTE DAL PERCORSO SEGUITO MA DIPENDE ESCLUSIVAMENTE DAL PUNTO DI PARTENZA E DAL PUNTO DI ARRIVO.

25 q. E. F Il lavoro svolto dalle forze del campo è INDIPENDENTE DAL PERCORSO SEGUITO MA DIPENDE ESCLUSIVAMENTE DAL PUNTO DI PARTENZA E DAL PUNTO DI ARRIVO.

26 q. E. F Il lavoro svolto dalle forze del campo è INDIPENDENTE DAL PERCORSO SEGUITO MA DIPENDE ESCLUSIVAMENTE DAL PUNTO DI PARTENZA E DAL PUNTO DI ARRIVO.

27 q. E. F Il lavoro svolto dalle forze del campo è INDIPENDENTE DAL PERCORSO SEGUITO MA DIPENDE ESCLUSIVAMENTE DAL PUNTO DI PARTENZA E DAL PUNTO DI ARRIVO.

28 q. E. F Supponiamo che la carica q passi dal punto E al punto F seguendo il percorso tracciato in rosso e viola La forza elettrostatica compie lavoro solo nei tratti in rosso; negli altri tratti (in viola) agiranno altre forze.

29 q. E. F Il lavoro svolto dalle forze del campo è INDIPENDENTE DAL PERCORSO SEGUITO MA DIPENDE ESCLUSIVAMENTE DAL PUNTO DI PARTENZA E DAL PUNTO DI ARRIVO. Quindi

30 q. F Il lavoro svolto dalle forze del campo è INDIPENDENTE DAL PERCORSO SEGUITO MA DIPENDE ESCLUSIVAMENTE DAL PUNTO DI PARTENZA E DAL PUNTO DI ARRIVO. Quindi. E

31 q. F Il lavoro svolto dalle forze del campo è INDIPENDENTE DAL PERCORSO SEGUITO MA DIPENDE ESCLUSIVAMENTE DAL PUNTO DI PARTENZA E DAL PUNTO DI ARRIVO. Quindi. E Lavoro effettivamente svolto dalla forza elettrostatica

32 q. E. F Se il percorso è chiuso il lavoro svolto dalla forza elettrostatica è ZERO!!!! IL CAMPO ELETTROSTATICO E’ CONSERVATIVO

33 q. E. F Se il percorso è chiuso il lavoro svolto dalla forza elettrostatica è ZERO IL CAMPO ELETTROSTATICO E’ CONSERVATIVO