La carica elettrica

PROGRAMMA DI FISICA
La carica elettrica
 Cenni storici
 Analisi qualitativi dei fenomeni elettrostatici:
 Il pendolo di Epino, l’elettroscopio a foglie, conduttori e isolanti, elettrizzazione per
contatto e strofinio, esperimenti in laboratorio.
 Analisi quantitativa dei fenomeni elettrostatici
 La legge di Coulomb: considerazioni generali sulla carica elettrica, la natura
dell’atomo. Quantizzazione della carica, l’esperimento di Millikan. Conservazione
della carica.
 Il campo elettrico

 Vettore intensità del campo elettrico. Calcolo di E nel caso di: una particella isolata,
un dipolo elettrico, una distribuzione lineare di carica, una distribuzione anulare di
carica. Azioni di un campo elettrico su una carica in movimento.
 Il teorema di Gauss
 Dimostrazione del teorema di Gauss. Calcolo di E per distribuzioni particolari di
carica: distribuzione lineare, distribuzione sferica omogenea, distribuzione piana,
conduttore generico (teorema di Coulomb). Rapporti tra il teorema di Gauss e legge
di Coulomb.
 Il potenziale elettrostatico
 Conservatività del campo di forze elettrostatico, calcolo dell’energia potenziale tra
due cariche, definizione di differenza di potenziale tra due punti e di potenziale in un
punto.
 Relazione matematica tra potenziale elettrico e campo elettrico. Distribuzione della
carica su un conduttore. Rapporti con la teoria della gravitazione.
 Condensatori
 Definizione di capacità elettrica, calcolo di capacità in serie e in parallelo. Calcolo
della capacità di un condensatore piano, calcolo dell’energia contenuta in un
condensatore piano. Densità di energia elettrica.
 Comportamento dei dielettrici: polarizzazione per deformazione e orientamento, la
costante dielettrica relativa.
La corrente elettrica
 Intensità e densità di corrente
 Definizione, aspetti del fenomeno di conduzione. Le leggi dell’effetto Volta,
definizione di forza elettromotrice.
 Leggi di Ohm
 Definizione di resistenza, conduttanza, conduttività e resistività. Interpretazione
microscopica. Prima e seconda legge di Ohm. Effetto Joule, potenza elettrica.
 Risoluzione di circuiti elettrici
 Principi di Kirchhoff, resistenze in serie e parallelo. Analisi del circuito RC: calcolo
dell’intensità di corrente nelle fasi di carica e scarica.
Magnetismo
 Il vettore di induzione magnetica
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Premesse metodologiche e programma di fisica – Anno scolastico 2013-2014 5°L
 Definizione di B. Il teorema di Gauss in magnetismo. Azione di un campo
magnetico su una particella in movimento, forza di Lorentz. Analisi del moto di
cariche in un campo magnetico: il ciclotrone. Azione di un campo magnetico su una
spira e su un solenoide.
 Amperometri e voltmetri.
 Campi magnetici prodotti da correnti e cariche elettriche.
 La legge di Biot e Savart. Calcolo del campo prodotto da una spira percorsa da
corrente. Campo magnetico prodotto da una carica in moto. Il teorema di Ampere:
utilizzo del teorema di Ampere per il calcolo di B in particolari conduttori, il filo
rettilineo, il solenoide.
 Interazioni tra correnti, definizione dell’Ampere.
 Proprietà magnetiche della materia.
 Induzione elettromagnetica
 Legge di Faraday-Newmann e legge di Lenz. Definizione di induttanza, calcolo
dell’induttanza di un solenoide. Il circuito LC, analisi matematica: calcolo
dell’intensità di corrente sia in fase di apertura che chiusura. Energia del campo
magnetico. Densità di energia
 Il circuito LC, analisi quantitativa.
 Produzione di corrente alternata, schema di un alternatore. Il problema del trasporto
dell’energia elettrica: vantaggi della corrente alternata. Correnti di Foucault.
Onde elettromagnetiche
 Le equazioni di Maxwell: il tentativo di unificazione e la corrente di spostamento.
 Onde elettromagnetiche e loro classificazione.
 Calcolo della velocità delle onde elettromagnetiche
Bergamo, 15-05-2014
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Premesse metodologiche e programma di fisica – Anno scolastico 2013-2014 5°L