F = componente di F lungo r: Costante di proporzionalità Forza elettrica Cariche elettriche puntiformi in quiete Legge di Coulomb F = componente di F lungo r:  q1(+)  q2(+)  F(+) (repulsiva)  q1(-)  q2(-)  F(+) (repulsiva)  q1(+)  q2(-)  F(-) (attrattiva)  q1(-)  q2(+)  F(-) (attrattiva) Costante di proporzionalità    c = velocità della luce nel vuoto = 3  108 m s-1 Lezione n. 2 Corso di Fisica B, C.S.Chimica, A.A. 2001-02

Unità di misura e costante dielettrica Unità di misura della carica elettrica nel sistema SI: coulomb (C)   q1 = q2 = 1 C r = 1 m Costante dielettrica del vuoto Legge di Coulomb (nel vuoto) Lezione n. 2 Corso di Fisica B, C.S.Chimica, A.A. 2001-02

espressione vettoriale Legge di Coulomb espressione vettoriale è un versore = vettore di modulo = 1, senza dimensioni, parallelo a r Osservazioni: 1. e0 dipende dal mezzo  F dipende dal mezzo. 2. Esponente 2 di r : precisione 1/109. Lezione n. 2 Corso di Fisica B, C.S.Chimica, A.A. 2001-02

Principio di sovrapposizione Risultante delle forze applicate a q Vettorialmente si ha: Lezione n. 2 Corso di Fisica B, C.S.Chimica, A.A. 2001-02

Campo elettrico in P esiste un campo elettrico E tale che la forza sulla carica puntiforme q è data da: Unità di misura nel SI: newton/coulomb (NC-1 = Vm-1) Campo generato in P dalla carica puntiforme q1 E è tangente in ogni punto alla linea di forza (di campo) Lezione n. 2 Corso di Fisica B, C.S.Chimica, A.A. 2001-02

Esempi di campo elettrico (1/2) Carica puntiforme - Campo radiale Piano indefinito Campo uniforme Lezione n. 2 Corso di Fisica B, C.S.Chimica, A.A. 2001-02

Esempi di campo elettrico (2/2) Due cariche elettriche positive Dipolo elettrico Lezione n. 2 Corso di Fisica B, C.S.Chimica, A.A. 2001-02

Campo prodotto da distribuzioni di cariche Distribuzione discreta  N cariche puntiformi Per ognuna Principio di sovrapposizione  Campo elettrico risultante: Campo Elettrostatico (Unità di misura: NC-1, Vm-1)  Esempi di valori di campi elettrostatici (V/m)   - Campo creato dal protone dell'atomo di idrogeno alla distanza di un raggio di Bohr 6 10-11 - In una membrana cellulare 7 106 - In un acceleratore di particelle 2 105 - In un tubo televisivo 2 104 - Campo elettrico terrestre 102 Nei metalli 0 Lezione n. 2 Corso di Fisica B, C.S.Chimica, A.A. 2001-02

Il campo del dipolo elettrico Il campo vale E=E(+)-E(-) dove Pertanto si ha I denominatori possono essere sviluppati così: Sotto l’ipotesi di grande distanza (cioè d<<z) il campo vale pertanto: Si noti come E dipenda solo da p=qd (momento di dipolo): se q raddoppia e d si dimezza (o viceversa) E è lo stesso!!! Lezione n. 2 Corso di Fisica B, C.S.Chimica, A.A. 2001-02

Campo elettrico di un anello carico Carica lineare dove La carica dq genera in P dE Tenuto conto che L’integrale del campo esteso ad ogni carica dq dà: Da cui: Lezione n. 2 Corso di Fisica B, C.S.Chimica, A.A. 2001-02

Campo elettrico di un disco carico All’interno del disco l’areola dA contiene dove e La carica dq genera in P dE (vedi anello, con edE, rR e Qdq) Integrando, si ha: cioè: Si noti: (campo elettrico per un piano infinito o a distanza infinitesima da un corpo carico) Lezione n. 2 Corso di Fisica B, C.S.Chimica, A.A. 2001-02

Moto di una particella carica in E y Fe v0 x Lungo l’asse x Forze agenti: Fx=0 Accelerazioni: ax=Fx/me=0 Velocità: vx=v0x+axt=v0=cost Spostamento: x=vx0t moto uniforme Lungo l’asse y Forze agenti: Fy=eE (e<0) Accelerazioni: ay=Fy/me=eE/me0 Velocità: vy=v0y+ayt= eEt/me Spostamento: y=vy0t+ayt2/2= eEt2/(2me) moto uniformemente accelerato Equazione del moto: (parabola) Lezione n. 2 Corso di Fisica B, C.S.Chimica, A.A. 2001-02

L’esperienza di Millikan In assenza di campo elettrico Moto di caduta libera Fp=forza peso= FA=forza di attrito= (Stokes) S=spinta di Archimede= Equazione del moto Fp=FA+S In presenza di campo elettrico La particella rimane ferma sotto l’equilibrio tra forza peso e forza elettrostatica Fe Fe=forza elettrostatica=eE Fp=Fe FA S Fp E Fe Fp Lezione n. 2 Corso di Fisica B, C.S.Chimica, A.A. 2001-02