Energia potenziale elettrica: il lavoro nel campo elettrico; energia potenziale elettrica nel campo di una carica puntiforme; la conservazione dell’energia.

Presentazione sul tema: "Energia potenziale elettrica: il lavoro nel campo elettrico; energia potenziale elettrica nel campo di una carica puntiforme; la conservazione dell’energia."— Transcript della presentazione:

1 Energia potenziale elettrica: il lavoro nel campo elettrico; energia potenziale elettrica nel campo di una carica puntiforme; la conservazione dell’energia nel campo elettrico; d.d.p; la circuitazione del campo elettrico; superfici equipotenziali; il potenziale elettrico nei conduttori.

2 Il lavoro di un campo elettrico
Il lavoro compiuto dalla forza di gravità per spostare un corpo da un punto A ad un punto B, ad una determinata altezza, è L=mgs. Anche la forza elettrica compie un lavoro che è L = qEs.

3 Il campo elettrico di una carica puntiforme
Il campo elettrico più semplice è quello generato da una singola carica puntiforme Q. Per la legge di Coulomb, il valore della forza elettrica tra questa carica Q e la carica di prova q⁺, quando si trovano nel vuoto a distanza r, è: U = q Q 4 π έₒ r e rappresenta il lavoro che la forza elettrica compie quando la carica di prova q⁺ si sposta da un punto A fino all’infinito lungo qualsiasi traiettoria. U = q Q c π έₒ r

4 Il Potenziale Elettrico
Considerati, in un campo elettrico, due punti qualsiasi A e B in cui l’energia potenziale della carica di prova assuma rispettivamente i valori Ua e Ub indichiamo con Va il potenziale in A e Vb il potenziale in B, si arriva alla formula della differenza di potenziale (d.d.p): Va – Vb = L/Q V= 1J/C

5 La circuitazione del campo elettrico
Supponiamo che una carica di prova si muova in un campo elettrico percorrendo una traiettoria chiusa; il punto iniziale A del cammino coincide con il punto finale B, per cui l’energia potenziale U della carica è nulla. A = B A = B La circuitazione del campo elettrico è nulla, qualunque sia il cammino orientato lungo il quale essa è calcolata. Questa proprietà esprime in modo matematico il fatto che il campo elettrico è conservativo.

6 Le superfici equipotenziali
Si definisce superficie equipotenziale, quella zona dei punti dello spazio avente lo stesso potenziale elettrico. Vf =Vi ⇒ −L = q ∆V = 0 Il lavoro è = 0 quando la carica si muove su un sistema di superfici equipotenziali; è diverso da 0 quando la carica si muove su superfici equipotenziali diverse. Le superfici equipotenziali sono sempre perpendicolari alle linee di campo; se questo non fosse perpendicolari alle superfici, compierebbe lavoro su di esse. Campo di una carica puntiforme. Campo di due cariche puntiformi opposte.

7 Il potenziale elettrico dei conduttori
La superficie che delimita un conduttore, è una superficie equipotenziale; inoltre, dato che le linee di campo e le superfici equipotenziali sono perpendicolari tra di loro, il conduttore stesso si dice equipotenziale. la carica non si distribuisce uniformemente sulla superficie. Sulle parti appuntite o su spigoli la densita’ di carica puo’ essere molto alta, e corrispondentemente sara’ alto il campo elettrico che e’ proporzionale a essa. Questo puo’ provocare ionizzazione dell’aria, che può provocare scariche. Un conduttore cavo come la macchina, ha un campo elettrico nullo all’interno, che serve a proteggersi dal campo elettrico esterno.

8 Il potere dispersivo delle punte
Cosa accade se vicino ad un conduttore P carico positivamente poniamo un conduttore C allo stato neutro? Supponiamo adesso che C sia carico positivamente, e che P sia inizialmente neutro… A proposito di ionizzazione dell’aria e scariche elettriche… in natura possiamo notare come i fulmini tendono a colpire più facilmente alberi e pali della luce. Questo fenomeno è dovuto al potere dispersivo (o disperdente) delle punte. Come abbiamo già detto, la carica distribuita sulla superficie è addensata nelle zone spigolose. Pertanto, questo fenomeno è accentuato quando un corpo ha una forma appuntita, e il campo all’esterno è molto più grande.

9 I condensatori e la capacità
Si definisce capacità di un conduttore, la costante che deriva dal rapporto tra la carica e il potenziale, e che dipende dalla sua forma. 𝐶= 𝑄 𝑉 In particolare, due conduttori posti a distanza ravvicinata, compongono un condensatore. La capacità di un condensatore è: 𝐶= 𝑄 Δ𝑉 La capacità di un conduttore sferico, ad esempio, è C=4 π ε0 R. L’unità di misura è il Farad 1F = 1 C/V (un conduttore ha la capacità di 1F se, elettrizzato di 1C, assume il potenziale di 1V). Il Farad è una quantità molto grande, perciò vengono utilizzati i sottomultipli, come il microfarad, il nanofarad e il picofarad. Esistono vari tipi di condensatori, che dipendono dalla forma delle armature, che possono essere piane, cilindriche, sferiche, ecc., si hanno rispettivamente conduttori piani, cilindrici e sferici.

10 Due o più condensatori, possono essere collegati fra loro
Due o più condensatori, possono essere collegati fra loro. Il sistema ottenuto, ha una capacità che dipende dalla capacità dei singoli condensatori e dal tipo di collegamento effettuato. La capacità equivalente è uguale alla somma delle capacità dei singoli condensatori. La capacità equivalente è minore rispetto alle capacità dei singoli condensatori.