RELAZIONE DI FISICA
-GENERATORE ELETTROSTATICO DI VAN DER GRAAF (WIMSHURST)
DESCRIZIONE: Questo apparecchio è composto da due dischi in plastica, due
generatori, un’armatura in metallo e due biglie. Su entrambi i dischi sono posizionate
delle strisce di metallo di pari numero. Con una manovella si fanno girare (in
antefase) entrambe le ruote le quali ,girando, provocano lo strofinio delle placche di
metallo con delle spazzole, anch’esse metalliche.
Attraverso lo strofinio, su un disco vengono strappati degli elettroni dalle placche
metalliche caricando le placche positivamente, sull altro invece le placche
accumulano elettroni caricandosi negativamente.
Lo stesso avviene per le spazzole che si caricano una positivamente e l’altra
negativamente. Queste cariche elettriche si accumulano nei condensatori i quali
polarizzano l’armatura.
Infine ,quindi, se avviciniamo le due biglie, le quali sono caricate in modo opposto,
grazie alla differenza di potenziale riusciamo a vedere delle scintille che partono
sempre dalla biglia negativa verso quella positiva. Una volta raggiunta la scarica si
ritorna ad una situazione di equilibrio.
Con la macchina da noi utilizzata si possono creare scariche da 30.000 Volt massimo
poiché il passaggio degli elettroni da una biglia all’altra ha bisogno di 6.000 Volt/cm
-LA GABBIA ELETTROSTATICA (GABBIA DI FARADAY)
La gabbia prende il nome dallo scienziato inglese Michael Faraday (1791-1867) che
l’ha scoperta. Egli si pose all’interno di una gabbia metallica chiusa, collegando
alcuni elettroscopi sia alla superficie interna che a quella esterna. Una volta
elettrizzata la gabbia, osservò che le foglioline degli elettroscopi collegati con
l’interno rimanevano chiuse, anche quando all’esterno scoccavano scintille, mentre
quelle degli elettroscopi a contatto con la parete esterna si divaricavano, segnalando
la presenza di cariche elettriche.
A=oggetto interno alla gabbia
B=gabbia
La scarica avviene solo se tra A e B c'è differenza di potenziale ---> ΔVAB = VA•VB
Dentro la gabbia la differenza di potenziale è 0 (uguale in ogni punto della gabbia);
la parte esterna ha una differenza di potenziale di almeno 6.000 Volt, QUINDI NON
C’è MAI LA SCARICA
-ELETTRIZZAZIONE PER STROFINIO
MATERIALE UTILIZZATO: panno di lana; bacchette di bachelite, vetro e plastica;
elttroscopio a foglie di alluminio (misura la carica elettrica, quando avvicinano un
oggetto carico le foglioline si aprono leggermente).
OSSERVAZIONI:
La plastica è il materiale che si elettrizza più facilmente
La bachelite non produceabbastanza carica per aprire le foglioline; sulla carta
inoltre funziona pochissimo
Anche il vetro non produce abbastana carica, ma sulla carta funziona
Tutto l'ambiente a noi circostante è sottoposto a raggi cosmici, che creano uno sciame
di cariche poi disperse nell'ambiente.
Per contatto vengono trasferite le cariche da un oggetto all'altro; per induzione la
carica sopra l'oggetto è opposta a quella della bacchetta.
-TEOREMA DI GAUSS
Il Teorema di Gauss per il campo elettrico afferma che il flusso uscente da una
superficie chiusa è dato dal rapporto della somma algebrica delle cariche contenute
all’interno della superficie chiusa con la costante dielettrica del mezzo che riempie lo
spazio. Per dimostrare ciò si prende una sfera con una carica puntiforme al centro
(una sfera poiché il campo E ha la stessa intensità su tutta la sua superficie) e la si
suddivide in tante superfici S che risultino piane e perpendicolari alle linee del campo
generato dalla carica puntiforme (ricordiamo la formula: E=Q/r² , dove k=1/4∏ ) in
modo tale che la normale a ciascuna superficie sia parallela alle linee di campo in
ogni punto. Sappiamo che il flusso attraverso ciascuna superficie D S è dato dal
prodotto del campo elettrico per la superficie per il coseno dell’anglo formato dal
vettore campo elettrico e la normale alla superficie che, essendo paralleli, è sempre 1,
quindi ininfluente (4·∏r²). Perciò il flusso totale sarà dato dalla somma dei flussi
parziali, ovvero di ciascun flusso attraverso ciascuna superficie cioè: ∑Ф= E·∆S1+
E·∆S2 + E·∆S3...=∑E·∆Si. Sostituendo il campo con la formula specifica
(E=1/4∏E · Q/r²) e la superficie con quella della sfera (4 · ∆r²) otteniamo che
Фtot = Q/E . Estendendo il concetto alla presenza di più cariche all’interno della sfera
si ottiene l’enunciato: Фtot (E) = ∑Q/ E.
