Linee di forza del campo E : alcuni esempi

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Linee di forza del campo E : alcuni esempi
●Il campo elettrico in un punto e' tangente alla linea di campo in quel punto
●Le linee di campo sono uscenti dalle cariche positive ed entranti in quelle negativi nelle nega
●E' evidente l'analogia tra linee di forza dei campi elettrici e linee di flusso dei fluido con le
cariche positve giocanti il ruolo di sorgenti e quelle negative quello di pozzi
Campo nei conduttori
Nei conduttori in equilibrio il campo
●
elettrico al loro interno è nullo.
Se il campo non fosse nullo ci sarebbe una corrente di
elettroni (che nei metalli sono liberi di muoversi) che si
arresterebbe solo
quando queste non trovano una posizione di
equilibrio.
Sulla superficie di un conduttore il
campo elettrico è perpendicolare alla
superficie, sempre per lo stesso
motivo, e le carichesulla sua superficie.
Le cariche in un conduttore si
distribuiscono sulle superfici in
maniera da annullare il campo
elettrico interno!
Gabbie di Faraday
Un campo elettrico e' nullo anche all'interno di una cavita di un
conduttore metallico cavo
Questa proprieta' sta alla base delle schermature (gabbie di Faraday)
costruite a protezione dei fulmini
Flusso di un campo vettoriale (es. v, E, G )
=∫ v⋅
dS
puo' ad esempio rappresentare il flusso di massa di un liquido di densita' ρ
attraverso la superficie chiusa S. Ovviamente in assenza di sorgenti o
pozzi il flusso complessivo e' zero: flusso entrante=flusso uscente si
ritrova l' equazione di continuita' gia' vista in precedenza.
Legge di Gauss (I legge di Maxwell)
●Ritroviamo quindi un' equazione di continuita' nel caso del campo elettrico
simile a quella di conservazione della massa vista per i fluidi
●Le leggi di Gauss e Coulomb sono tra loro equivalenti nel senso che una implica l'altra
●La legge di Gauss e' particolarmente comoda per calcolare i campi nel caso di distribuzioni
simmetriche di carica in cui diffatto si cerca di ricondurre ad un integrale di superficie
la legge di Gauss e' anche la prima delle 4 equazioni di Maxwell sintesi della teoria e.m.
●
Dipolo in un campo elettrico
Struttura e duplicazione del DNA
Energia potenziale elettrica U e potenziale V
●La forza elettrica, ovvero il campo elettrico generato da
cariche statiche, e' conservativo: il lavoro LAB che essa
compie per spostare una carica q da A a B non dipende
dunque dal cammino effettuato proprio come si e' visto
per il campo gravitazionale
●Similmente al caso gravitazionale, e come per tutti gli altri campi di forze
conservativi, si ha che la differenza di energia potenziale tra i punti A e B e'
generalmente data dal calcolo del seguente integrale:
∆U=UA-UB=-LAB=-∫F•dS=q∫E•dS=q(VA-VB)
● ∆V=(U -U /q prende il nome di potenziale elettrico e si misura in volt (V): 1V=1J/C
a
B
e rappresenta l' energia potenziale per unita di carica
●Se A=B il percorso e' chiuso e evidentemente anche l'integrale e' nullo (come per il
caso gravitazionale)
●La legge di conservativita' del campo elettrico ha senso solo per distribuzioni
statiche di cariche.
●Per campi elettrici variabili non ha senso parlare di energia potenziale U ne di
potenziale V in generale vale la terza legge di Maxwell.
Potenziale elettrico Vs gravitazionale
Generatori
Corrente elettrica
Legge di Kirchhoff
Legge di Ohm
Resistori
Effetto Joule elettrico
Tubo a raggi catodici
Elettroforesi
Spettrometro di massa a quadrupolo
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