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Fenomeni elettrici Legge di Coulomb Campo elettrico e potenziale elettrostatico Corrente elettrica Modello dellatomo, carica elettrica, forza tra cariche.

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Presentazione sul tema: "Fenomeni elettrici Legge di Coulomb Campo elettrico e potenziale elettrostatico Corrente elettrica Modello dellatomo, carica elettrica, forza tra cariche."— Transcript della presentazione:

1 Fenomeni elettrici Legge di Coulomb Campo elettrico e potenziale elettrostatico Corrente elettrica Modello dellatomo, carica elettrica, forza tra cariche stazionarie Campo elettrico, linee di forza, lavoro della forza elettrostatica, potenziale elettrostatico, condensatore Corrente continua, resistenza e legge di Ohm, potenza elettrica, correnti alternate, effetti sul corpo umano

2 Modello dellatomo nucleo elettroni La stabilità del nucleo è assicurata da forze attrattive tra cariche elettriche di segno opposto -e -e 9, Elettrone 0 1, Neutrone +e +e 1, Protone carica el.massa (kg) nucleo Corpi carichi: negativamente eccesso di elettroni positivamente carenza di elettroni Corpi neutri: equilibrio tra cariche positive e cariche negative Es: Na

3 Carica elettrica Può essere positiva (+), negativa (-) o neutra (0); È quantizzata, ovvero può essere solo un multiplo intero della carica elementare e (carica dellelettrone) Si conserva in ogni trasformazione fisica; Unità di misura (S.I.) : coulomb (C) 1 e + = +1,6· C 1 e - = -1,6· C 1 C = 6,25·10 18 e

4 Legge di Coulomb Date due cariche puntiformi q 1 e q 2, poste a distanza r, si esercita tra di esse una forza F (forza di Coulomb o elettrostatica) diretta lungo la congiungente le due cariche, di modulo pari a q1q1 q2q2 r F - F + - Nel vuoto: repulsiva per cariche dello stesso segno attrattiva per cariche di segno opposto La forza di Coulomb è

5 Legge di Coulomb Nel vuoto: In un mezzo la forza di Coulomb si riduce: ε o costante dielettrica del vuoto ε r >1 costante dielettrica relativa H 2 O: ε r =80

6 Campo elettrico E +q –Q Intensità di campo elettrico E: +Q +q E Unità di misura: (campo elettrico generato da una carica puntiforme) Il campo elettrico E non dipende dal valore della carica esploratrice q, ma solo da Q F = q E Dato E

7 Campo elettrico Nel caso di più cariche, lintensità del campo elettrico è data dalla somma vettoriale dei vettori intensità generati da ciascuna carica ++ Linee di forza generate da due cariche uguali

8 Campo elettrico Linee di forza generate da due cariche di segno opposto

9 Potenziale elettrostatico L AB = U A - U B A B E +Q L = F · AB = qE · AB Il lavoro della forza elettrostatica non dipende dal percorso seguito forza conservativa: ΔV: differenza di potenziale (d.d.p.) Unità di misura: La differenza di potenziale ΔV è il lavoro necessario per spostare la carica di 1 C da A a B q Energia potenziale elettrica in B Potenziale elettrostatico in B: V B = U B /q

10 Potenziale elettrostatico Il campo elettrico E si misura in N/C oppure V/m L AB = q·ΔV 1 eV = 1,6· C · 1V = = 1,6· J Elettronvolt (unità pratica di energia) 1 eV è lenergia cinetica acquistata da una carica elementare e nellattraversare una differenza di potenziale di 1 V.

11 Condensatore piano carica +Q carica -Q d E area A isolante tra le due armature Capacità elettrica C: Unità di misura (S.I.): farad (F) = coulomb/volt ( F = F, nF=10 -9 F, pF= F) ΔVΔV Si accumulano cariche elettriche sulle due piastre creando un campo elettrico E e una d.d.p. ΔV= E·d Condensatore a facce piane e parallele: + -

12 Condensatore piano Nota: - occorre compiere lavoro per caricare le due piastre A e B (lavoro compiuto da un generatore elettrico) - lenergia accumulata puo essere poi usata - utilizzato nei circuiti elettrici (simbolo ) Nota: le membrane cellulari si comportano come un condensatore !! capacità C pF ( F)

13 Corrente elettrica Rappresenta un flusso di cariche che si muovono in un mezzo/vuoto: cariche positive verso punti a potenziale minore cariche negative verso punti a potenziale maggiore Esempio: filo metallico (V A > V B ) A B I Unità di misura: ampère (A) [unità fondamentale del S.I. !] Corrente elettrica: I costante corrente continua Quantità di carica che si sposta nellunità di tempo + _ I positiva: verso del moto delle cariche positive (da + a - !)

14 Legge di Ohm S l Resistenza elettrica di un conduttore: resistività: - caratteristica del materiale - dipende dalla temperatura + - ΔVΔV R Resistenza elettrica R (es. lampadina, stufa,...) simbolo Generatore di tensione (pila, dinamo,..) I Unità di misura di R: (legge di Ohm)

15 (20°C) [ohm·cm] sostanzeclasse conduttori metallici argento rame alluminio ferro mercurio – – – – –5 conduttori elettrolitici KCl (C=0.1 osmoli) liquido interstiziale siero (25°C) liquido cerebrospinale (18°C) assoplasma di assone germanio silicio isolanti alcool etilico acqua bidistillata membrana di assone vetro semiconduttori

16 Potenza elettrica I I + - V ? A B Lavoro compiuto dalle forze elettriche per portare una carica q da A a B: Potenza elettrica: Se tra A e B cè una resistenza R: ΔV=R·I Lenergia fornita dal generatore elettrico viene dissipata in R sotto forma di calore (effetto Joule)

17 Esempi ΔV=50 V R=50 Ω I + - ΔV = 50 VR = 50 Ω Esempio 1: Esempio 2: ΔV=220 V R I + - P = 100 W

18 Resistenze in serie e in parallelo Resistenze in serie: Resistenze in parallelo: R1R1 R2R2 R1R1 R2R R R

19 Condensatori in serie e in parallelo Condensatori in serie: -+ Condensatori in parallelo: -+ C1C1 C2C2 C2C2 C1C1 C C

20 Corrente alternata R V i ΔVΔVi = ΔV/R 310 V V Frequenza in Italia/EU: f = ν = 50 Hz 220 V

21 Effetti corrente alternata sul corpo umano I ~ 1 mAok 10 mAtetanizzazione dei muscoli 70 mAdifficoltà di respirazione mAfibrillazione > 200 mAustioni e blocco cardiorespiratorio R = (bagn.) (asciutto) Frequenze più pericolose

22 Fenomeni magnetici La magnetite (Fe 3 O 4 ) si orienta sempre nella direzione Nord-Sud Nord (N) Sud (S) Estremi omonimi si respingono Estremi eteronimi si attraggono Effetti magnetici possono essere indotti su oggetti non magnetizzati campo induzione magnetica B Non sono mai stati osservati poli magnetici separati (monopoli)!!

23 NS Correnti elettriche danno luogo a campi magnetici e variazioni del campo magnetico danno luogo a correnti elettriche Elettromagnetismo Onde elettromagnetiche Unità di misura dell induzione magnetica B (S.I.): 1 T (tesla) = 1 N/A·m


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