Il Campo Elettrico
Alunno: Vitaliano Francesco Classe 4° A
Liceo Scientifico E.Majorana Prof.ssa Cinzia Vittoria
Qualsiasi carica elettrica ha attorno a se un campo elettrico. Con carica intendiamo un corpo elettrico positivo o negativo.
Se prendiamo due bacchette di plastica e le strofiniamo, esse si respingeranno. Se
invece strofiniamo una bacchetta di plastica e una di vetro, esse si attrarranno.
Se il vetro si carica positivamente, perde un elettrone. La plastica si carica negativamente e acquista un elettrone. Possiamo
dividere i materiali in conduttori e isolanti.
• I conduttori prendono e acquistano elettroni, avendo legami deboli
• Gli isolanti cedono e acquistano elettroni, avendo legami forti
TIPI DI ELETTRIZZAZIONE: PER STROFINIO
TIPI DI ELETTRIZZAZIONE: PER CONTATTO
Un conduttore caricato negativamente, toccando un corpo neutro, farà si che le cariche si vadano a distribuire in modo uguale su tutta la superficie. Per verificare se un corpo è
effettivamente carico, usiamo uno strumento chiamato
elettroscopio, ovvero uno strumento costituito da un’asta verticale, con all’estremità superiore un piattello, e a quella inferiore un lamina d’oro.
Toccando con una bacchetta caricata elettricamente il piattello, la lamina si aprirà.
Abbiamo quindi due cariche: e
Fra queste due cariche ci sarà una forza, che potrà essere Attrattiva o repulsiva. Questa forza dipende dalle cariche e dalla distanza.
F = =
Costante nel vuoto
TIPI DI ELETTRIZZAZIONE: PER INDUZIONE
Se noi avviciniamo una bacchetta caricata negativamente ad una
sfera, le cariche positive andranno a posarsi dalla parte della bacchetta e quelle negative dall’altra parte della sfera.
Se dall’altro lato, noi toccassimo la sfera con un dito, prenderemmo tutte le cariche negative e la sfera resterà caricata positivamente.
Vettore di Campo Elettrico
• La presenza di una carica elettrica modifica le caratteristiche dello spazio che la circonda
• La carica avverte una forza elettrica, che è dovuta alle nuove proprietà della zona dello spazio in cui essa si trova.
Una carica di prova è una carica elettrica puntiforme abbastanza piccola da non modificare il sistema fisico che si intende studiare.
La formula per trovare il vettore di campo elettrico sarà:
Dove F sarà la forza esercitata sulla carica di prova.
Se Q è positiva le due cariche Q e q si attrarranno, se q è negativa le due cariche si respingeranno:
• Se abbiamo una carica negativa e positiva nello spazio il campo si rafforza perché le due cariche si attraggono ed al centro il
nostro campo sarà più forte.
• Se abbiamo due cariche uguali, esse si respingono e il campo elettrico al centro sarà quasi nullo.
La carica elettrica dipende anche dal mezzo considerato:
Sappiamo che se q subisce le forze di Coulomb la formula sarà:
E =
dove E sarà il corpo nel vuoto.
La formula finale sarà quindi:
Il flusso del campo elettrico
Se si vuole calcolare il flusso ) del campo elettrico attraverso una superficie Ω che non è piana o su cui il campo elettrico non è
costante bisogna suddividere Ω in n parti così piccole da soddisfare le condizioni di definizione.
Data una superficie piana descritta dal vettore e un campo elettrico costante sulla superficie orientata il flusso del campo elettrico è
definito dalla relazione;
() =
Teorema di Gauss
Il teorema di Gauss per il campo elettrico stabilisce che il flusso
elettrico attraverso una superficie chiusa è direttamente proporzionale alla carica totale contenuta dentro la superficie. ()=
Consideriamo una sola carica puntiforme Q+ e la superficie Ω attraverso cui si calcola il flusso del campo elettrico è una sfera di raggio r con il centro in Q+.
Per calcolare il flusso ΦΩ ( E) attraverso la sfera, questa va divisa in n parti così piccole da poterle considerare piane,il vettore (E) è in ogni zona della sfera parallelo al
corrispondente vettore (S) e dato che i punti della sfera si trovano tutti alla stessa distanza dalla carica puntiforme che genera il campo i vettori (E) hanno tutti lo stesso modulo per cui facendo la sommatoria di tutte le superfici ( Sn) la formula va riscritta come:
ΦΩ (E) = E =
che è il teorema di Gauss, dimostrato in questo caso particolare.
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