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2 Elettrostatica
Legge di Coulomb
Alla fine del 700 Coulomb ha formulato la legge che è alla base di tutti i
fenomeni elettrici: due cariche puntiformi q1 e q2 poste alla distanza r, si
attraggono o si respingono con una forza F di modulo uguale a:
2
9
1 2
0
0
2
2
F k
qq
r
k  9 10
con
Nm
C
Nota storica:
 esperienza di Franklin: pendolino e
cilindro cavo carico.
 ipotesi di Priestley: analogia tra forze
gravitazionali e forze elettriche
F 1/R2
 verifica sperimentale di Coulomb
tramite la bilancia di torsione.
Il modulo della forza elettrica è direttamente proporzionale al prodotto delle
cariche, inversamente proporzionale al quadrato della distanza e dipende da
una costante k legata al mezzo e al sistema di unità di misura. La direzione
del vettore è quella della congiungente i centri delle due cariche, il verso
dipende dal segno delle cariche. Se le cariche sono entrambe dello stesso
segno la forza è repulsiva se le cariche hanno segni diversi la forza è
attrattiva.
 Una carica q1=1C è alla distanza r=1m da una carica q2=10-10 C.
Quanto vale la forza sulla carica q1?
qq
F  k 122
r
con
Nm 2
k  9  10
C2
9
Nm 2 1C  10 10 C
F  9  10

 9  10 1 N
2
2
C
(1m)
9
Quanto vale la forza sulla carica q2?.........................

Due cariche della stessa grandezza si respingono a una
distanza r = 0,1 m con una forza F=10-3N. Quanto valgono le
cariche?
Ricava dalla legge di Coulomb(q1 q2)
………………
poni q1 = q2=q
q2= ..................................
Due cariche: q1 = 4 x 10-6 C e q2 = 10-5 C distano fra
loro 60 cm. Calcola la forza di Coulomb che agisce fra di
esse, nel caso in cui il mezzo in cui sono immerse è l’aria
che respiriamo.
N m 2 4 x 10 6 C  10 5 C
F  9 x 10

 1N
C2
0.6 m 2
9
q  r2
F
k
con
k  9  109
Nm2
C2
..
103N
q  (0.1m)
Nm2
1012
C2
102 m 2
N
9  109 2
9
Nm2
C =
Le stesse cariche dell’esercizio precedente, alla stessa
distanza, sono ora poste in alcool etilico (r = 25). Sapendo
che la costante dielettrica relativa (r) è uguale a 25:
2
 10
C2
14
9
107

C
3
NB Questo ordine di grandezza è quello tipico delle cariche che
entrano in gioco negli esperimenti scolastici di elettrostatica.
F 
1
4 0 r
1
q1 q2

d2

4 x 10  6 C  10  5 C
 0.04 N
2
C2

0.6 m 
12.56  8.85
 25
N m2
Attenzione, bastava, come possiamo notare, dividere il
risultato dell’esercizio precedente per r cioè per 25
Principio di sovrapposizione
le forze elettriche non si influenzano reciprocamente bensì si sommano senza perturbarsi.
(Regola del parallelogramma)
 Una carica q positiva si trova tra due  Date tre cariche
cariche uguali
Q1 Q2 Q3 con
Qa
e
Qb
Q1 = Q2 e Q3 =2 Q2,
Agisce una forza su q quando questa carica si poste ai vertici di un
trova esattamente nel punto medio del triangolo equilatero,
segmento AB?
calcola la forza
Che direzione ha la forza su q quando si sposta agente sulle cariche:
questa carica di un tratto in direzione di Qb?