Tra due corpi carichi, con carica Q A e Q B si manifesta una forza il cui valore è dato da Questo valore è: 1.Direttamente proporzionale al prodotto delle.

Presentazione sul tema: "Tra due corpi carichi, con carica Q A e Q B si manifesta una forza il cui valore è dato da Questo valore è: 1.Direttamente proporzionale al prodotto delle."— Transcript della presentazione:

1 Tra due corpi carichi, con carica Q A e Q B si manifesta una forza il cui valore è dato da Questo valore è: 1.Direttamente proporzionale al prodotto delle due cariche Q A e Q B

2 Tra due corpi carichi, con carica Q A e Q B si manifesta una forza il cui valore è dato da Questo valore è: 1.Direttamente proporzionale al prodotto delle due cariche Q A e Q B 2.Inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza reciproca d d

3 Tra due corpi carichi, con carica Q A e Q B si manifesta una forza il cui valore è dato da Questo valore è: 1.Direttamente proporzionale al prodotto delle due cariche Q A e Q B 2.Inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza reciproca d d

4 Tra due corpi carichi, con carica Q A e Q B si manifesta una forza il cui valore è dato da d K o si chiama costante elettrica del vuoto o costante di Coulomb

5 Forza (interazione) elettrostatica o di Coulomb

6 Se le cariche sono di segno opposto la forza di Coulomb è attrattiva

7

8 Questo vettore rappresenta la forza elettrostatica dovuta a Q B che agisce sulla carica Q A Questo vettore rappresenta la forza elettrostatica dovuta a Q A che agisce sulla carica Q B Le due forze sono uguali e opposte

9 Se le cariche hanno lo stesso segno la forza di Coulomb è repulsiva

10

11 Se riportiamo in un sistema di assi cartesiani la forza in funzione della distanza reciproca tra le due cariche F = F(d) si ottiene il grafico seguente

12 Matematicamente è un grafico del tipo

13 L’unità di misura della carica elettrica, nel SI, è il Coulomb Questo modo di procedere discende dal fatto che nel SI la grandezza fisica fondamentale per la descrizione dei fenomeni elettromagnetici è l’Intensità di Corrente e non la Carica Elettrica. che si definisce a partire dall’Ampere, unità di misura dell’Intensità di Corrente elettrica

14 Ma è necessario, almeno provvisoriamente, dare una definizione del Coulomb Questo si può fare partendo dalla legge che descrive l’interazione elettrostatica Consideriamo: Q A = Q B = 1C K 0 = 9x10 9 Nm 2 /C 2 d = 1m 1

15 !!!!!! È una forza enorme!!!!!! Significa che due corpi carichi con 1C ciascuno si attraggono o si respingono con una forza di 9 MILIARDI (10 9 ) di Newton 9 MILIARDI (10 9 ) di Newton corrispondono, ad esempio, alla forza peso di 900 milioni di chili (10 8 kg)

16 Questo significa che la carica elettrica di 1C è enorme Di conseguenza si utilizzano i sottomultipli 10 -3 C = mC (milli Coulomb) 10 -6 C =  C (micro Coulomb) 10 -9 C = n C (nano Coulomb) 10 -12 C = p C (pico Coulomb)

17 Quanti elettroni sono necessari per formare la carica di 1C ? e = 1,602 10 -19 C

18 Un esempio di applicazione della forza elettrostatica Il caso del legame ionico nel cloruro di sodio (NaCl) Nel cloruro di sodio il legame tra lo ione sodio Na + e lo ione cloro Cl - può essere descritto come forza di attrazione tra cariche di segno opposto

19 Calcolare la forza che nel cloruro di sodio (NaCl) tiene uniti lo ione cloro e lo ione sodio Reticolo cristallino del cloruro di sodio

20 Calcolare la forza che nel cloruro di sodio (NaCl) tiene uniti lo ione cloro e lo ione sodio Na + Cl -

21 Calcolare la forza che nel cloruro di sodio (NaCl) tiene uniti lo ione cloro e lo ione sodio Na + Cl - 276 pm Distanza tra i centri dei due ioni

22 Calcolare l’intensità della forza elettrostatica che nel cloruro di sodio (NaCl) tiene uniti lo ione cloro e lo ione sodio Na + Cl - 276 pm

23 Anche per la forza di Coulomb (interazione elettrostatica) sono valide le stesse obiezioni fatte per l’interazione gravitazionale: 1.Il tempo non compare esplicitamente nella legge e questo farebbe supporre che le due cariche elettriche « sentano» immediatamente la reciproca presenza; 2.La forza coulombiana sembrerebbe agire a distanza ma l’azione a distanza non è un concetto scientifico; deve quindi esistere un «mediatore», fisicamente riscontrabile, che fa da tramite tra le due cariche. Queste due incongruenze vengono risolte con l’introduzione del concetto di campo, in questo caso il CAMPO ELETTRICO

24 Una carica elettrica modifica, con la sua presenza, lo spazio circostante che diventa uno spazio «fisico» QAQA Il campo Elettrico si forma alla velocità della luce

25

26 QAQA

27 QAQA ?

28 QAQA ?

29 QAQA ?

30 Il campo gravitazionale plasma la struttura dello spazio IL CAMPO GRAVITAZIONALE E’ LO SPAZIO-TEMPO ANZI Il campo elettrico e più in generale il campo elettromagnetico si conformano alla struttura dello spazio-tempo della teoria della relatività generale Le onde elettromagnetiche si propagano seguendo le deformazioni dello spazio-tempo

31 Percorso di un «raggio di luce» ( fotoni oppure onda elettromagnetica a seconda del tipo di descrizione) in uno spazio-tempo non deformato

32 Percorso di un «raggio di luce» ( fotoni oppure onda elettromagnetica a seconda del tipo di descrizione) in uno spazio-tempo deformato

33 QAQA La carica Q A è immersa nel campo elettrico da essa stessa creato.

34 QAQA Consideriamo un punto qualunque P nello spazio attorno alla carica Q A o come è meglio dire, un punto del campo elettrico creato da Q A. P

35 QAQA Consideriamo un punto qualunque P del campo elettrico creato da Q A. P Se nel punto P mettiamo una carica Q B positiva Q B  Q A

36 QAQA QBQB

37 QAQA QBQB Se mettiamo la carica Q B in un altro punto del campo

38 QAQA QBQB Se cambiamo ancora punto

39 E’ come se le cariche che via via si venissero a trovare nel campo elettrico creato dalla carica Q A seguissero delle traiettorie prestabilite. Queste traiettorie vengono chiamate linee di forza del campo elettrico. In questo caso le linee di forza sono delle rette a direzione radiale e il campo è a simmetria sferica con il centro costituito dalla carica che crea il campo

40 Le linee di forza sono delle rette a direzione radiale e il campo è a simmetria sferica con il centro costituito dalla carica che crea il campo

41

42 Linee di forza

43

44

45

46 QAQA QBQB P

47 QAQA QCQC P Mettiamo una carica diversa nel punto P La carica Q C QBQB

48 QAQA QDQD P Cambiamo ancora la carica nel punto P Mettiamo la carica Q D QCQC

49 QAQA QNQN P Possiamo cambiare la carica nel punto P infinite volte Mettiamo la carica Q N QDQD

50 QAQA QNQN P Riepiloghiamo d (P).....

51 QAQA QNQN P Riepiloghiamo d (P) Cosa possiamo notare?.....

52 QAQA QNQN P d (P) Cosa possiamo notare?..... Che nel punto P può esserci una carica Q qualsiasi

53 ..... dalla carica Q A che crea il campo dipende dalla distanza d del punto P e da k 0 Non dipende in alcun modo dalla carica Q N che di volta in volta potrebbe trovarsi nel punto P

54 può essere utilizzata per descrivere il campo elettrico nel punto P e in tutti i punti del campo che, come P, si trovano alla distanza d perchè Il campo elettrico è a simmetria sferica o radiale

55 Consideriamo Dividiamo I e II membro per Q N e semplifichiamo otteniamo

56 Rappresenta il valore del campo elettrico alla distanza d Essendo il rapporto tra una forza, quella elettrostatica, e una carica elettrica, l’unità di misura del campo elettrico è il N/C (Newton/Coulomb) Il campo elettrico ha lo stesso valore in tutti i punti che hanno la stessa distanza dalla carica che lo crea.

57

58 La carica Q genera un campo elettrico a simmetria sferica Tracciare i vettori che lo rappresentano nei punti A e B Q A B  