Corso di Fisica Generale II Elementi di elettromagnetismo P. Gaudio – Canale A - K Fisica Generale II - Elementi di Elettromagnetismo

Prenotazioni esami: è OBBLIGATORIO prenotarsi su: Contatti: E-mail: gaudio@ing.uniroma2.it 3° piano Ed. Ingegneria Industriale Didattica web 2.0 Info per Programma ed Esami Ricevimento ogni Lunedì dalle 15:30 – 17:00 Prenotazioni esami: è OBBLIGATORIO prenotarsi su: http://delphi.uniroma2.it Si ricorda che per tutti gli immatricolati a partire da a.a2010/2011 l’esame è propedeutico a Fisica Generale I E’ fortemente consigliato aver sostenuto gli esami di Analisi I e II. Fisica Generale II - Elementi di Elettromagnetismo

Programma Campo Elettrostatico e forza elettromotrice Teorema di Gauss Elettrostatica nei metalli Lavoro elettrico e potenziale elettrostatico Dipolo Condensatori Elettrostatica nei dielettrici – Correnti continue Campo magnetico e Legge di Laplace Teorema della circuitazione Magnetismo nella materia Induzione elettromagnetica Equazioni di Maxwell Onde e.m. – Probabile approfondimento Quantizzazione della radiazione Fisica Generale II - Elementi di Elettromagnetismo

Testi consigliati Halliday, Fondamenti di Fisica vol. 2 Mazzoldi, Nigro, Voci, Elementi di Elettromagnetismo Mencuccini Silvestrini, Fisica II, Liguori Editore Fisica Generale II - Elementi di Elettromagnetismo

Forza elettrostatica e Campo elettrico Cap. 1 Mazzoldi Nigro Voci Capp. 22 -23 Halliday Fisica Generale II - Elementi di Elettromagnetismo

Elettrostatica L’uso dell’elettricità è si è largamente diffusa solamente nel corso …. Effetti già evidenti nell’antica Grecia le prime osservazioni avvengono strofinando una bacchetta di Ambra con un panno ……. … che mostra fenomeni di attrazione di piccoli oggetti Fisica Generale II - Elementi di Elettromagnetismo

La carica elettrica Evidenza sperimentale: sfregare un materiale isolante, ad es. Ebanite con un panno di lana e … Fisica Generale II - Elementi di Elettromagnetismo

La carica elettrica Dalle evidenze sperimentali emergono due gruppi: 1. Panno di lana ed Ebanite 2. Panno di seta e barra di Vetro Oss. Oggetti dello stesso gruppo si respingono Oggetti appartenenti a gruppi diversi si attraggono Fisica Generale II - Elementi di Elettromagnetismo

La carica elettrica Primo modello fu di Benjamin Franklin Ogni materiale possiede una quantità “normale” di elettricità che può essere trasferita con sfregamento Esistono due tipi di “elettricità: 1. Vetrosa – positiva 2. Ebanosa – negativa Nello strofinio le cariche si “dividono” Vetrosa (++) Seta (-- --) Ebano (-- --) Lana (++) Fisica Generale II - Elementi di Elettromagnetismo

La materia La materia che costituisce corpi macroscopici (Galassie) microscopici (cellule o molecole) è costituita tra TRE soli costituenti: Elettroni, Protoni e Neutroni Questi TRE elementi costituiscono l’atomo: mp=1.6725 10-27kg – dimensioni 10-15m me=9.1091 10-31kg - dimensioni “non misurabili” Fisica Generale II - Elementi di Elettromagnetismo

La carica elettrica La carica che si muove e solamente quella elettronica La materia, costituita da atomi, ha un nucleo e una nube elettronica ……. più semplice da muovere …. Carica elettrica fondamentale è quantizzata e vale: e=1.6 x 10-19 C Ogni “Q” è multiplo della carica fondamentale ne Se la carica è infinta ……. Carica continua Fisica Generale II - Elementi di Elettromagnetismo

La carica elettrica In gran parte dei casi la carica può essere considerata continua Ex: La carica trasferita per strofinio è ≈ 1010 elettroni! Quando due oggetti vengono strofinati e si elettrizzano uno rimane con un eccesso di elettroni e l’altro con un difetto! La carica totale dei due oggetti si conserva!! Questo def. La Legge di conservazione della carica Unità di misura SI Q=[C] Coulomb 1e=1.6x10-19C Fisica Generale II - Elementi di Elettromagnetismo

La carica elettrica Riepilogo Esistono due tipi di elettricità entrambi causati da un movimento di elettroni; Quantizzazione della carica Conservazione della carica elettrica Fisica Generale II - Elementi di Elettromagnetismo

Conduttori ed isolanti Dal punto di vista elettrico i materiali si dividono in: Conduttori Isolanti I primi sono caratterizzati a una struttura in cui gli elettroni sono liberi di “muoversi” (Legame metallico) I secondi mostrano una struttura in cui gli elettroni sono confinati intorno ai propri atomi (Legame ionico) Fisica Generale II - Elementi di Elettromagnetismo

Conduttori ed isolanti Carica per induzione Carica per contatto Fisica Generale II - Elementi di Elettromagnetismo

Conduttori ed isolanti In un metallo, come per tutti i materiali vige “la conservazione della carica” Questo significa che avvicinando un corpo carico si ha uno spostamento di cariche che tende ad annullare la carica del corpo. Fisica Generale II - Elementi di Elettromagnetismo

La messa a terra La terra può essere considerata come un grande conduttore a carica infinita! Se un conduttore viene a contatto con il terreno si “scarica” e si dice “Messo a Terra”! Metodo di protezione per il funzionamento degli impianti; Metodo di protezione per l’esecuzione di lavori su impianti. ----- Note riunione (01/10/12 11:36) ----- Tieni conto che ci sarebbero dei Test sul quederno Fisica Generale II - Elementi di Elettromagnetismo

Legge di Coulomb Coulomb (1736-1806) fu il primo scienziato a studiare la Forza esercitata tra due cariche. L’esperimento era costituito da 2 sfere metalliche di dimensione trascurabile attaccate ad un pendolo a torsione! Utilizzando sfere metalliche è possibile ridurre la carica di quantità discrete mettendo ripetutamente a terra una della due sfere Fisica Generale II - Elementi di Elettromagnetismo

Legge di Coulomb La forza esercitata tra due cariche agisce lungo la congiungente le cariche; E’ proporzionale alle cariche; E’ inversamente proporzionale al quadrato della distanza; E’ repulsiva per cariche concordi ed attrattiva per cariche discordi Fisica Generale II - Elementi di Elettromagnetismo

Legge di Coulomb Simile alla legge di gravitazione a meno della Forza di repulsione tipica dei fenomeni elettrici! Fisica Generale II - Elementi di Elettromagnetismo

Legge di Coulomb Fenomeni elettrici si osservano mediante ”l’uso” di una carica di prova Se esiste F12 (q1 verso q2) esisterà F21 Per un sistema di carica la forza totale su ogni carica è data dalla somma vettoriale delle singole forze Vale il Principio di sovrapposizione! Fisica Generale II - Elementi di Elettromagnetismo

Il campo elettrico Se in una certa regione di spazio una carica q0 di prova risente di una Forza elettrica … diremo che nello spazio circostante esiste un campo elettrico. L’effetto non è immediato! Se la carica di prova è distante r dalla regione sede del Campo Elettrico risentirà della Forza elettrica dopo un tempo: Fisica Generale II - Elementi di Elettromagnetismo

Il campo elettrico Per il principio di sovrapposizione se prendiamo tre cariche nello spazio ed una carica di prova q0 ……. …. La forza totale agente su di essa è la somma vettoriale delle singole Forze agenti su q0 La forza totale sarà proporzionale a q0 ed il campo elettrico sarà definito come: Fisica Generale II - Elementi di Elettromagnetismo

Il campo elettrico La carica di prova deve essere piccola per non interagire con le altre Il campo elettrico descrive la configurazione spaziale delle forze determinata dal sistema di cariche Muovendo la carica è possibile determinare il campo E in ogni punto dello spazio. La conoscenza della forma del campo elettrico permette di determinare la forza sulla carica di prova! Fisica Generale II - Elementi di Elettromagnetismo

Il campo elettrico Def. Il Campo Elettrico in un punto P associato alla carica qj sarà quindi: e dipende da …. Fisica Generale II - Elementi di Elettromagnetismo

Principio di Sovrapposizione Il campo elettrico Se nella regione di spazio esistono più cariche ….. in un punto P il campo E è la somma dei singoli campi dovuti alle singole cariche vale, quindi, il Principio di Sovrapposizione Fisica Generale II - Elementi di Elettromagnetismo

Il campo elettrico e sua rappresentazione Una rappresentazione grafica qualitativa del campo può essere ottenuta mediante segmenti orientati e vettori associati al campo E …. Fisica Generale II - Elementi di Elettromagnetismo

Il campo elettrico e le linee di forza La linea di Forza è una linea dotata di verso e tale che in ogni suo punto la tangente orientata ha la direzione e il verso del campo elettrico E in quel punto Sorgente Pozzo Fisica Generale II - Elementi di Elettromagnetismo

Il campo elettrico e le linee di forza Metodi sperimentali di visualizzazione delle linee di forza Fisica Generale II - Elementi di Elettromagnetismo

Il campo elettrico e le linee di forza Linee di forza di sistema di due cariche: dipolo Fisica Generale II - Elementi di Elettromagnetismo

Il campo elettrico e le linee di forza Linee di forza di due cariche positive Fisica Generale II - Elementi di Elettromagnetismo

Il campo elettrico e le linee di forza Linee di forza di forza di un sistema di due cariche a distanza infinita …… Fisica Generale II - Elementi di Elettromagnetismo

Il campo elettrico e le linee di forza Oss. Per sistemi di cariche si ha che: Vicino ad ogni carica la forza del campo E è circa pari a quello generato dalla singola carica (dipendenza dal quadrato della distanza) A grande distanza dalle cariche l’effetto delle singole cariche diventa trascurabile lasciando il posto ad una sola carica puntiforme di carica pari alla somma delle cariche Fisica Generale II - Elementi di Elettromagnetismo

Tracciare una Linee di forza Le linee di forza del campo elettrico hanno sempre origine sulle cariche positive e termine sulle cariche negative Metodi grafici Le linee di forza che partono e terminano su una carica puntiforme si disegnano equispaziate Il numero delle linee è proporzionale al modulo della carica La densità delle linee e proporzionale al modulo del campo A grande distanza da un sistema di cariche per cui le linee di forza del campo sono radiali come se provenissero da una carica puntiforme N.B. le linee di forza non si intersecano mai! Fisica Generale II - Elementi di Elettromagnetismo

Moto di una carica in un campo elettrico Se una carica q è immersa in un campo E essa è soggetta ad una forza: Se la Forza elettrica è la sola presente ….. ….. la particella subisce una accelerazione Noto E è possibile misurare il rapporto q/m misurando a !! Fisica Generale II - Elementi di Elettromagnetismo