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La maggior parte dei fenomeni fisici che si verificano attorno a noi sono dovuti a forze elettromagnetiche: forze tra atomi e molecole forze chimiche vita.

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Presentazione sul tema: "La maggior parte dei fenomeni fisici che si verificano attorno a noi sono dovuti a forze elettromagnetiche: forze tra atomi e molecole forze chimiche vita."— Transcript della presentazione:

1 La maggior parte dei fenomeni fisici che si verificano attorno a noi sono dovuti a forze elettromagnetiche: forze tra atomi e molecole forze chimiche vita ! forze dattrito forze di resistenza viscosa forze elastiche e di coesione forze legate al magnetismo terrestre luce è onda elettromagnetica La tecnologia moderna è basata più del 99% sull elettromagnetismo !! Cenni Storici Tutti i fenomeni che avvengono su scale superiori alle dimensioni del nucleo atomico sono alcuni natura gravitazionale grandissima parte natura elettromagnetica Lezione 1: Elettricita` e legge di Coulomb

2 La natura elettromagnetica dei fenomeni non appare a prima vista ed è rimasta ignota fino a 2 secoli fa: forza elettrica: attrattiva e repulsiva materia: cariche negative e positive esattamente uguali il mondo dellelettromagnetismo è stato completamente scoperto dallindagine scientifica XVI secolo: prime osservazioni sistematiche di fenomeni elettrici e magnetici; …. : Coulomb, Galvani, Volta, Oersted, Ampère, Faraday 1865: equazioni di J.K. Maxwell teoria completa dellelettromagnetismo classico relativisticamente corretto descrizione del mondo macroscopico XX secolo: R.P. Feyman, J. Shwinger e Tamanaga elettromagnetismo quantistico: spiega i fenomeni su scala atomica e inferiore, interazione tra particelle cariche e campo em.

3 La carica elettrica Fatti sperimentali: esiste carica positiva e negativa cariche dello stesso tipo si respingono, di tipo diverso si attraggono elettroscopio a foglie: misura relativa della carica elettrica attrazione repulsione

4 3 costituenti elementari: protone neutrone elettrone massa: m p m n kg m e kg 1/1836 m p dimensioni: d e m = 4 am (puntiformi) d p d n m = fermi (formati da quark) d q m carica elementare (più piccola carica libera): q e q p = C q n 0 materia: numero enorme di costituenti elementari carichi globalmente neutra Struttura elettrica della materia

5 Misura della Carica Elementare (R. Millikan 1910) + - E q = nq e n = 0, 1, 2, 3,… q e = C goccioline dolio cariche per sfregamento con il nebulizzatore E = 0 E 0

6 Conservazione della carica non è possibile creare o distruggere carica elettrica ( il valore totale deve rimanere invariante ) posso solo fare trasferimenti di cariche tra corpi annichilazione e - + e+ 2 massa energia (E=mc 2 ) carica conservata decadimenti radioattivi U Th He reazioni nucleari Ca + p Sc + n

7 La legge di Coulomb (1785) Bilancia a torsione Validita`: cariche puntiformi ferme nel vuoto esperimento delicato e difficile: poca precisione ( qualche %); non convince che esponente sia 2 e non 2.01 validità della legge è stabilita con precisione indirettamente, per le sue conseguenze. equilibrio dei momenti delle forze

8 Bilancia di torsione di Coulomb (Accademia delle Scienze francesi, 1785)

9 Costante di proporzionalità non può essere direttamente determinata dallesperimento di Coulomb dipende da : mezzo in cui sono immerse le cariche unità di misura della carica elettrica Esempio: vuoto k 1 carica unitaria carica che posta a distanza unitaria da carica uguale la respinge con forza unitaria carica unitaria dipende da unità meccaniche 1 Coulomb = 1 Ampere 1 sec. grandezza elettrica indipendente

10 Forza che q 1 esercita su q 2 Sperimentalmente: principio di azione e reazione non è soddisfatto da tutte le forze ( è violato da cariche in movimento) q1q1 q2q2 q1q1 q2q2 F 21 F 12 F 21 F 12

11 Principio di sovrapposizione (principio di indipendenza delle forze simultanee) risultato sperimentale conferma carattere vettoriale legge di Coulomb

12 Forza di Coulomb è conservativa il lavoro fatto per spostare una carica q in presenza di una carica q 0 non dipende dal percorso ma solo dal punto iniziale e finale. tutte le forze centrali sono conservative

13 Confronto Coulomb-Newton attrattiva o repulsiva solo attrattiva esempio: forze elettrone-protone Possibilità di osservare forze gravitazionali: mescolamento cariche positive e negative esatta equaglianza fra esse

14 per assurdo: q p = q e = q e q e Calcolare F E con cui si respingono due sfere di ferro di 1 kg alla distanza di 1 m. Fe : 26 elettroni 26 protoni A = neutroni 1 mole = 55 gr N A = atomi in ciascuna sfera: # atomi = (1000/55) N A = # elettroni = carica sfera: q = q e = C tonnellate !!

15 Carica necessaria per sollevare una piramide (in una lampadina: 100Watt 0.5A, 1A = 1C/sec) 100 m 1 m


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