Fenomeni elettrici Flashcards
Carica elettrica
- positiva e negativa
- elettroni, protoni e neutroni
- conservazione della carica elettrica
- unità di misura della carica elettrica: la carica elettrica si presenta sempre come un multiplo positivo o negativo della carica elettrica e dell’elettrone (-e=-1,6022*10^-19C).
- elettroscopio per misura della carica elettrica
Legge di Coulomb
- cos’è la forza elettrica
- premesse: cariche puntiformi e direzione
- attrazione e repulsione
- definizione
- formula
- esperimento di Coulomb per definirla
- confronto con forza gravitazionale
- costante k0 e il suo valore (=8,9910^9 Nm^2/C^2)
- modo diverso di scrivere k0
- costante dielettrica del vuoto (E0=8,85410^-12 C^2/Nm^2)
- Forza elettrica in un isolante
- costante dielettrica relativa del mezzo e come si ricava
- costante dielettrica assoluta del mezzo e formula
- F al variare di r (grafico)
- La forza elettrica in un sistema di cariche
Campo elettrico
- campo vettoriale
- idea di base del campo elettrico e scopo della carica di prova
- definizione e formula di campo elettrico
- caratteristiche del campo elettrico
- forza per unità di carica
- formula inversa: dal campo alla forza
- campo elettrico di una carica punti forme: premesse, carica di prova, ricavo la formula da definizione generale di campo elettrico e legge di Coulomb
- rappresentazione grafica del campo elettrico: entrante e uscente
- il campo elettrico di più cariche puntiformi
- le linee del campo elettrico: rappresentazione con cariche puntiformi, caratteristiche, linee di campo con due cariche puntiformi
Conduttori e isolanti
- isolanti e particelle
- conduttori e particelle
- strofinio
- elettrizzazione per contatto
- elettrizzazione per induzione
Flusso di un campo vettoriale
- idea generale di flusso
- flusso del campo elettrico: premesse su vettore superficie, formula
- con superfici non piane e campi non uniformi? Formula e ragionamento per sommatoria
- teorema di Gauss per il campo elettrico e dimostrazione
- campo elettrico di un piano infinito di carica
- campo elettrico di un filo di carica rettilineo e infinito
- campo elettrico di una sfera carica superficialmente
- campo elettrico di una sfera carica omogeneamente
Potenziale elettrico
- forza elettrica conservativa
- lavoro della forza elettrica
- l’energia potenziale in un campo elettrico uniforme
- energia potenziale elettrica con due cariche puntiformi
- energia potenziale elettrica in un sistema di cariche puntiformi
- differenza di potenziale e potenziale elettrico: formule e idea generale
- unità di misura del potenziale
- potenziale in un campo elettrico uniforme
- potenziale di una carica puntiforme e di un sistema di cariche puntiformi
- rappresentazione del potenziale: superfici equipotenziali
- superfici equipotenziali e linee di campo
- dal potenziale al campo: formula
Circuitazione del campo elettrico
- idea generale di circuitazione
- circuitazione elettrica: formula e definizione
Equilibrio elettrostatico dei conduttori
- proprietà dei conduttori: carica, campo elettrico, potenziale e capacità
- la capacità elettrostatica: definizione, formula e unità di misura
- capacità di una sfera conduttrice
- condensatori e la loro capacità
- condensatore piano: campo elettrico tra le armature, differenza di potenziale e capacità
- isolante tra le armature
- moto di una carica tra le armature di un condensatore
- condensatori in serie
- condensatori in parallelo
- l’energia di un condensatore: lavoro di caricamento e densità di energia elettrica in un condensatore
Il campo elettrico di più cariche puntiformi
Il campo totale prodotto in un punto da più cariche fisse è la somma vettoriale dei campi che esse produrrebbero in quel punto a una a una se le altre non ci fossero.
L’energia di un condensatore: lavoro di caricamento e densità di energia elettrica in un condensatore
Per caricare un condensatore si devono togliere elettroni da un’armatura e caricarli sull’altra; questa operazione richiede lavoro (W). Il lavoro di caricamento (Wc) è uguale a Wc = 1/2 (Q∆V).
La densità volumica di energia elettrica di un condensatore (We) è il rapporto tra l’energia da esso immagazzinata e il suo volume intero. Modificando la formula otteniamo: We = 1/2 (eE^2). (mostrare formule e come si ricavano)
Condensatori in parallelo
Due o più condensatori in parallelo hanno tra le armature una stessa differenza di potenziale, uguale alla differenza di potenziale ∆V_eq tra i terminali del sistema.
C_eq=C_1+C_2+⋯+C_n
Misurata in Farad (F).
Un gruppo di condensatori in parallelo è equivalente a un singolo condensatore più grande. Mettere dei condensatori in parallelo significa aumentare la superficie delle armature, cosa che rende la capacità Maggiore.
Forza elettrica conservativa e lavoro della forza elettrica
La forza elettrica è conservativa: il suo lavoro su una carica che compie uno spostamento non dipende dalla particolare traiettoria, ma solo dal punto di partenza e da quello di arrivo. Possiamo quindi definire un’energia potenziale elettrica. Questa viene definita ogni volta che la forza deve compiere un lavoro con la relazione ∆U = -W.
Caratteristiche del campo elettrico
Il campo elettrico dipende dalle cariche che lo generano, perché sono esse a determinare la forza.
Il campo elettrico dipende dal punto P in cui è posta la carica di prova, perché la forza cambia al variare di P.
Il campo elettrico NON dipende dalla carica di prova, perché è ottenuto dividendo per essa; questo è un requisito fondamentale per rispettare la definizione di campo.
Il campo elettrico è una forza per unità di carica, ossia una grandezza unitaria, e ha come unità di misura il newton fratto coulomb (N/C).
Esperimento di Coulomb per definizione legge di Coulomb
Nel 1784 Coulomb studiò la forza elettrica utilizzando una bilancia a torsione; questa serviva a misurare la forza tra due sfarete cariche: una sfera, sostenuta da un supporto isolante, e una seconda sfera, posta ad un estremo di un manubrio isolante appeso ad un filo di quarzo; per bilanciare il peso della seconda sfera, utilizzò una terza sfera, non carica.
