Fisica 2 Elettrostatica 2a lezione

Programma della lezione Conduttori e isolanti Induzione elettrostatica Polarizzazione Elettrizzazione per induzione Elettroscopio Legge di Coulomb Principio di sovrapposizione

Conduttori e isolanti Distribuzione della carica in un corpo (solido): i nuclei atomici sono ‘fissi’, circondati dagli elettroni più interni (pure ‘fissi’) Gli elettroni più esterni possono essere ‘fissi’ anch’essi oppure liberi di muoversi all’interno del corpo Nel primo caso avremo un isolante, nel secondo un conduttore

Induzione e polarizzazione (elettrostatiche) Entrambi i fenomeni sono dovuti all’azione tra cariche L’induzione si presenta con i conduttori: l’attrazione di cariche di segno opposto e la repulsione di cariche dello stesso segno si traduce in uno spostamento macroscopico degli elettroni nel corpo e quindi una separazione macroscopica di carica La polarizzazione si presenta con gli isolanti: l’attrazione e la repulsione si traducono in uno spostamento microscopico delle cariche all’interno di ogni atomo. Si ottiene anche in questo caso una separazione macroscopica di carica

Elettrizzazione per induzione Due oggetti metallici in contatto Una bacchetta carica Si avvicina la bacchetta ai due oggetti Per induzione la carica dei due oggetti si ridistribuisce: l’oggetto più vicino avrà più carica di segno opposto a quella della bacchetta L’oggetto più lontano avrà più carica di segno uguale Si separano i due oggetti che ora avranno cariche di segno opposto

Elettrizzazione per induzione ++++ ++++ + - ++++ - - - ++++ + - + + +

Elettroscopio Primo esempio di strumento elettrico Serve a evidenziare la presenza di carica elettrica

Legge di Coulomb Rende quantitativa l’azione tra cariche puntiformi Studiata sperimentalmente mediante una bilancia di torsione

Legge di Coulomb L’azione viene chiamata ora forza: È repulsiva per cariche omonime È attrattiva per cariche eteronime È diretta lungo la congiungente delle cariche È proporzionale al prodotto delle cariche È inversamente proporzionale al quadrato della distanza tra le cariche F12 è la forza con cui la carica 1 agisce sulla carica 2 e r12 è il versore rivolto da 1 a 2 I primi due punti sono garantiti dal prodotto delle cariche per il versore

Legge di Coulomb C’è perfetta simmetria tra le cariche: la forza F21 è uguale in modulo e opposta in verso Costante positiva La costante è detta permettività del vuoto

Principio di sovrapposizione delle forze elettriche La forza tra due cariche non dipende dalla presenza di altre cariche: gli effetti di tutte le cariche si sovrappongono in modo indipendente La forza totale agente sulla carica 0 è la somma (vettoriale) delle forze con cui ognuna delle restanti n cariche agisce su di essa: La validità del principio è una verità sperimentale

Esercizi sulla legge di Coulomb Forza totale di due cariche uguali in modulo e segno Sul piano di simmetria Sull’asse che le congiunge Forza totale di due cariche uguali in modulo e segno opposto