La Legge di Coulomb Bilancia di torsione di Coulomb: la forza di repulsione tra le cariche A e B fa ruotare l’asta. L’angolo di rotazione, in equilibrio, è direttamente proporzionale alla forza elettrica. Misurando l’angolo di rotazione è possibile risalire alla forza tra le due cariche

La Legge di Coulomb Due corpi puntiformi dotati di carica Q1 e Q2, posti alla distanza r, si attraggono o si respingono con una forza F che dipende dal prodotto fra le cariche e dall'inverso del quadrato della loro distanza. F è Il modulo della forza, detta forza elettrostatica, è quindi :

La Legge di Coulomb …

F è Il modulo della forza, detta forza elettrostatica,   k è una costante di proporzionalità, r rappresenta la distanza tra le cariche misurata in metri. La forza F è diretta lungo la linea che congiunge le due cariche: è attrattiva, se le cariche hanno segno opposto; è repulsiva, se hanno lo stesso segno (Figura 1).

L'unità di misura della carica: il coulomb [C] Nel Sistema Internazionale(SI) l'unità di misura della carica elettrica è il coulomb (simbolo C). Il coulomb, però, non è un'unità fondamentale, ma è derivato dall'unità di misura della corrente elettrica. Pertanto si ha che: due corpi hanno la carica di 1 coulomb se, posti nel vuoto alla distanza di 1 metro, interagiscono con una forza di 9 x 109 N. In tal modo resta fissato il valore della costante k nel vuoto: k =9 x 109Nm2/C2. Il coulomb è un'unità di misura molto grande. Le cariche in gioco nei processi di elettrizzazione sono molto più piccole di un coulomb. Perciò si usa un sottomultiplo del coulomb, il microcoulomb (simbolo mC):

Esercizio: Due cariche uguali di 1 mC poste alla distanza di 10 cm si attraggono con una forza di intensità F = ?

la costante dielettrica relativa di un mezzo er Date due cariche elettriche alla distanza r, la forza che si esercita su ognuna di esse quando sono immerse in un mezzo è minore di quella che si esercita quando sono nel vuoto. Il rapporto tra la forza che si eserciterebbe nel vuoto e la forza che si esercita nel mezzo si chiama costante dielettrica relativa del mezzo rispetto al vuoto e si indica con er: La costante dielettrica relativa è una proprietà caratteristica di ogni mezzo materiale. Essendo il rapporto tra due forze, è un numero puro. Poiché la forza elettrica in un mezzo è sempre inferiore a quella nel vuoto, si ha er >1 (tabella 1). Osserviamo che l'aria e in genere i gas si comportano quasi come il vuoto, perché la costante dielettrica relativa è circa 1.

Tabella 1: costanti dielettriche relative di alcuni materiali Gas Liquidi Solidi Aria 1,00059 Petrolio 2,1 Paraffina 2,1 Metano 1,00094 Benzolo 2,3 Plexiglas 3,4 Anidride carbonica 1,00097 Alcol etilico 28 Porcellana 4,7 Elio 1,00007 Acqua 80 Vetro 5,15

Costante dielettrica e = eo * er e è la costante dielettrica assoluta er è la costante dielettrica relativa eo è la costante dielettrica del vuoto eo = 8,855 x 10-12

Soluzione dell’esercizio 1 mC =10-6 C d = 10 cm = 0,1m d2 = 0,01 = 10-2 F = 90 N