linee di forza del campo elettrico linee di forza del campo elettrico

CARICA ELETTRICA
strofinato
con seta
Cariche di due tipi:
+ Positiva
- Negativa
repulsiva
attrattiva
strofinata con
materiale acrilico
LEGGE DI COULOMB
1
q1q2
F
2
40 r
 0  costante dielettric a del vuoto
 materiale
 materiale
 relativa 
0
Unità di misura della carica
coulomb
C
 materiale
C2
Nm2
 relativa
adimensionale
q1
 
 F12 r
+
q2
F21
Ordini di grandezza
1
N
 9  10 2 2
40
mC
9
q1
 
 F12 r
q2

F21
r  1m
q1  q2  1C
2
N

m
1C 1C
9
9
F  9 10

9

10
N
2
2
C
1m
q p  qe  e  1.6 1019 C
rH  5.3 1011 m
me  9.110 31 Kg
mp  1.7 10
18/5/06
27
Kg
Fel  8.2  10 8 N Fgrav.  3.6 1047 N
rp  11015 m
19 2
(
1
.
6

10
)
9
Fpp  9 10
 140 N
15
(110 )
repulsiva
Forza nucleare
per legare il nucleo
CAMPO ELETTRICO

 FN
E  
qC
LINEE DI FORZA DEL CAMPO ELETTRICO

 FN
E  
qC
Il campo elettrico è tangente
punto per punto alla linea di forza
LINEE DI FORZA DEL CAMPO ELETTRICO
LINEE DI FORZA DEL CAMPO ELETTRICO
FORZA ELETTRICA

 F
E
q

E
Q


F  qE


F F 
 qqEE
Q
Q
q  1C
 q q



F  qE  ma
 q 
a E
m
moto uniformemente accelerato
POTENZIALE ELETTRICO
La forza elettrica è conservativa
perché è una forza centrale
Energia potenziale
elettrica
 
   F  ds
B
 U  U B  U A   L A B
A
 
  U
   E  ds
 U   q  E  ds
q
A
B
B
A
F  U
E  V
Lavoro su una carica q
U
V 
q
Differenza di
potenziale elettrico
Lavoro su una
carica di + 1C
POTENZIALE ELETTRICO
La forza elettrica è conservativa
perché è una forza centrale
Energia potenziale
elettrica
 
   F  ds
B
 U  U B  U A   L A B
A
 
  U
   E  ds
 U   q  E  ds
q
A
B
B
A
F  U
E  V
Lavoro su una carica q
U
 V
q
Differenza di
potenziale elettrico
Lavoro su una
carica di + 1C
SUPERFICI EQUIPOTENZIALI
 
V    E  ds
B
A
 
dV   E  ds


dV  0  E  ds
Le superfici equipotenziali sono perpendicolari alle linee di forza
SUPERFICI EQUIPOTENZIALI
B
B
 
V    E  d s    E  ds   E  ds   Ed
B
A
VA

E
d

E  gradV
A
A
B
VB  VA  Ed
VB
VB  VA
V
E

d
x
EX


V( x, y, z)
x

EY 
V( x, y, z)
y

Ez 
V( x , y, z)
z
A
19/05/06
Q
1F 
CAPACITA’ ELETTRICA
1C
1V
Q1 Q2 Q3
C



.....  C C 
 farad F 


V  0 V1 V2 V3
V 
Condensatore cilindrico
Condensatore piano
C  0
A
d
C   0 r
A
d

R
l
2Rl
C  0 r

CAPACITA’ ELETTRICA
Condensatori in parallelo
C1 
q1
V
C2 
q2
V
C3 
q3
V
q1 q 2 q 3
q
C1  C 2  C3 



 C eq
V V
V
V
C eq  C1  C 2  C3
CAPACITA’ ELETTRICA
Condensatori in serie
C1 
q
V1
C2 
q
V2
C3 
q
V3
V
1
1
1
V
V


 1 2  3 
C1 C 2 C3
q
q
q

V1  V2  V3 V
1


q
q
C eq
1
1
1
1



Ceq C1 C2 C3
CORRENTE ELETTRICA
q


q
S
V
Densità di corrente

q
q ampère   coulomb
s
J
i
St
t
C
C
s m 2 
A  
s
i
J   i  JS
S
RESISTENZA E RESISTIVITA’


V
resistenza
V
R
i
volt
 ohm
ampère
V

A
RESISTENZA E RESISTIVITA’
Su piccoli intervalli di temperatura
L
S
resistività
L
S
R 
R
S
L
 m
 (T )   (T0 )1   (T  T0 )
LEGGE DI OHM
Per una classe di conduttori
Legge di Ohm


V


J  E
  conducibilità
1


V
E
L
VA  VB
S
i  JS  ES  S
  V
L
L
1 S 1

L R
1
i  V
R
1S
i
V
L
V  Ri
Conduttore
ohmico
LEGGE DI OHM
V  Ri
Conduttore
non ohmico
RESISTENZE IN SERIE
v1
v
v2
v
v3
R eq i  V  V1  V2  V3
 R 1i  R 2i  R 3i
 ( R 1  R 2  R 3 )i
R eq  R 1  R 2  R 3
RESISTENZE IN PARALLELO
i  i1  i 2  i 3
V
V
V



R1 R 2 R 3
1
1
1
 V(


)
R1 R 2 R 3
i
1
1
1
(


)
V
R1 R 2 R 3
i
1

V
Req
1
i
1
1
1

(


)
R eq
V
R1 R 2 R 3
POTENZA ELETTRICA
L U q  V q
POTENZA  W 



V  I  V
t t
t
t
V  RI
V2
W  I  V  RI 
R
2
 J  C   J 
W  V  A           W 
C   s   s 
V
J 
1KW  h  10  3600s   3.6 106 J
s
3
Effetto Joule
Il passaggio della corrente
riscalda il conduttore
25/05/06
1cal  4.186J
1 cal (dieta) = 1Kcal
2
Qcalore
1
1
V
2

 RI 
La potenza dissipata
t
4.186
4.186 R
DIPOLO ELETTRICO
Sostanze polari
Sostanze polarizzate
+
+

q l q


p  ql
Momento di dipolo elettrico
1
DISSOCIAZIONE ELETTROLITICA
esempio : NaCl
in acqua
legame ionico
(forza di Coulomb)
Na+
I : indebolimento del legame
qQ
1
Fc = 4   2
o r r
r (aria)  1
r (acqua)  80
}
Fc(acqua)  1 Fc(aria)
80
Dovuto soprattutto alle molecole di acqua
Polarizzate che si dispongono intorno agli
Ioni e schermando il loro campo elettrico
+
II : rottura del legame
da urti per agitazione termica
Cl–
Na
+
–
+
O– – H2+
–
Cl
 dissociazione elettrolitica
DISSOCIAZIONE ELETTROLITICA
DISSOCIAZIONE ELETTROLITICA
–
III° : mancata ricombinazione
da polarità molecola H2O
2
+
Na
+
+ –
O– – H2+
–
Cl
–
+
conduttori elettrolitici :acidi, basi, sali in H2O
forte
sostanze organiche
debole dissociazione
forte legame covalente
}
esempio
NaCl
100 molecole NaCl
CORRENTE ELETTRICA
9
in H2O
dissociazione 84 %
84 Na+
84 Cl–
16 NaCl (non dissociate)
184 particelle
D.S. gen. 95
LEGGE DI OHM
–
B
+
G
F  qE  ZeE
A
l
K–
I-
S
I+
+A

E
i  JS
R 
l
S
 a b
a


J  E
Concentrazione
ionica in grammoioni/cm3
b  1 grammoione contiene
1 NA di ioni
Mobilità ioniche


q
i   Z 2 e 2 N A S  a a   bb  E
t
1
1
 
 Z2 e 2 N  a a    b b  
ELETTROLISI
voltametro o
cella elettrolitica
moto di ioni in soluzione
ioni +
elettrodo negativo
(catodo K)
elettrodo positivo
(anodo A)
ioni –
esempio
–
B
mq
Ac 
A
l
–
I
K
nitrato d'argento in acqua
AgNO3
Ag+ + NO3deposito al catodo di una massa m
legge di Faraday
+
G
S
I+
+A

E
equiv. elettrochimico
Ac
Ac
m  Ae q 
q
q
F
N Ae
A peso atom.

 equiv. chimico
f
valenza
Na e  F
Costante
di Faraday
Na e  96460C
f  valenza
m
N a fe  q
A
moli
particelle
particelle
carica
A
A 1
m
q
q
fN a e
f Nae
Equivalente
chimico
Equivalente
elettrochimico
ELETTROFORESI
Migrazione di particelle cariche
in sospensione
sotto l’azione di un campo elettrico

 

Fe  qE Fa  6rv
elettrica
Macromolecole
gruppi acidi e basici
pH
grossi ioni + o A regime
r
 
Fe  Fa  0
attrito
v
1

6r
1
6r
qE  qE  ' E
Mobilità elettroforetica
1
' 
q
6r