5. Fenomeni di elettrostatica Elettromagnetismo 5. Fenomeni di elettrostatica

1. Conduttori in equilibrio elettrostatico Equilibrio elettrostatico: le cariche presenti sui conduttori sono ferme All’equilibrio, 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 Proprietà di un conduttore carico in equilibrio elettrostatico: All’interno il campo elettrico è nullo Sulla superficie il campo elettrico ha direzione perpendicolare Il potenziale elettrico è lo stesso all’interno e sulla superficie

3. Problema generale dell’elettrostatica 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: All’infinito (cariche puntiformi) Al potenziale di terra (conduttore collegato col terreno) Al potenziale di massa (conduttore collegato a un involucro metallico)

4. La capacità di un conduttore Gli esperimenti mostrano che la carica e il potenziale di un conduttore isolato sono direttamente proporzionali Allora, il rapporto tra carica e potenziale del conduttore è una costante, che si chiama capacità del conduttore 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

4. Capacità di una sfera carica Il potenziale elettrico all’esterno 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

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

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

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 all’interno fino a quando non si scarica: i condensatori sono serbatoi di energia Esempi: flash della macchina fotografica, defibrillatore, ecc.