Fisica 2 Elettrostatica

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Fisica 2

Elettrostatica

2

^a

lezione

(2)

Programma della lezione

• Conduttori e isolanti

• Induzione elettrostatica

• Polarizzazione

• Elettrizzazione per induzione

• Elettroscopio

• Legge di Coulomb

• Principio di sovrapposizione

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Conduttori e isolanti

• Distribuzione della carica in un corpo (solido): i nuclei atomici sono ‘fissi’,

circondati dagli elettroni più interni (pure

‘fissi’)

• Gli elettroni più esterni possono essere

‘fissi’ anch’essi oppure liberi di muoversi all’interno del corpo

• Nel primo caso avremo un isolante, nel

secondo un conduttore

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Induzione e polarizzazione (elettrostatiche)

• Entrambi i fenomeni sono dovuti all’azione tra cariche

• L’induzione si presenta con i conduttori: l’attrazione di cariche di segno opposto e la repulsione di cariche dello stesso segno si traduce in uno spostamento

macroscopico degli elettroni nel corpo e quindi una separazione macroscopica di carica

• La polarizzazione si presenta con gli isolanti:

l’attrazione e la repulsione si traducono in uno

spostamento microscopico delle cariche all’interno di ogni atomo. Si ottiene anche in questo caso una

separazione macroscopica di carica

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Elettrizzazione per induzione

• Due oggetti metallici in contatto

• Una bacchetta carica

• Si avvicina la bacchetta ai due oggetti

• Per induzione la carica dei due oggetti si ridistribuisce:

– l’oggetto più vicino avrà più carica di segno opposto a quella della bacchetta

– L’oggetto più lontano avrà più carica di segno uguale

• Si separano i due oggetti che ora avranno cariche di segno opposto

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Elettrizzazione per induzione

++++

- - - +

+ +

++++

- - - +

+ +

+ + + - - -

++++

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Elettroscopio

• Primo esempio di strumento elettrico

• Serve a evidenziare la presenza di carica

elettrica

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Legge di Coulomb

• Rende quantitativa l’azione tra cariche puntiformi

• Studiata sperimentalmente mediante una bilancia di torsione

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Legge di Coulomb

• L’azione viene chiamata ora forza:

– È repulsiva per cariche omonime – È attrattiva per cariche eteronime

– È diretta lungo la congiungente delle cariche – È proporzionale al prodotto delle cariche

– È inversamente proporzionale al quadrato della distanza tra le cariche

– F12 è la forza con cui la carica 1 agisce sulla carica 2 e r12 è il versore rivolto da 1 a 2

– I primi due punti sono garantiti dal prodotto delle cariche per il versore

2 12 12

2 1

12 r

r q k q

F 



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Legge di Coulomb

• C’è perfetta simmetria tra le cariche: la forza F₂₁ è uguale in modulo e opposta in verso

• Costante positiva

• La costante è detta permettività del vuoto

0 2

2 9

4 / 1

10 99 .

8 ^ ^ 

 Nm C

k

2 12 2

0 8.85 10

Nm

 C



 

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Principio di sovrapposizione delle forze elettriche

• La forza tra due cariche non dipende dalla presenza di altre cariche: gli effetti di tutte le

cariche si sovrappongono in modo indipendente

• La forza totale agente sulla carica 0 è la somma (vettoriale) delle forze con cui ognuna delle

restanti n cariche agisce su di essa:

• La validità del principio è una verità sperimentale





ⁿ

i

tot

F

1

0 0



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Esercizi sulla legge di Coulomb

• Forza totale di due cariche uguali in modulo e segno

– Sul piano di simmetria

– Sull’asse che le congiunge

• Forza totale di due cariche uguali in modulo e segno opposto

– Sul piano di simmetria

– Sull’asse che le congiunge