Fisica 2 2° lezione

Fisica 2
Elettrostatica
2a lezione
Programma della lezione
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Conduttori e isolanti
Induzione elettrostatica
Polarizzazione
Elettrizzazione per induzione
Elettroscopio
Legge di Coulomb
Principio di sovrapposizione
Conduttori e isolanti
• Distribuzione della carica in un corpo
(solido): i nuclei atomici sono ‘fissi’,
circondati dagli elettroni più interni (pure
‘fissi’)
• Gli elettroni più esterni possono essere
‘fissi’ anch’essi oppure liberi di muoversi
all’interno del corpo
• Nel primo caso avremo un isolante, nel
secondo un conduttore
Induzione e polarizzazione
(elettrostatiche)
• Entrambi i fenomeni sono dovuti all’azione tra cariche
• L’induzione si presenta con i conduttori: l’attrazione di
cariche di segno opposto e la repulsione di cariche dello
stesso segno si traduce in uno spostamento
macroscopico degli elettroni nel corpo e quindi una
separazione macroscopica di carica
• La polarizzazione si presenta con gli isolanti:
l’attrazione e la repulsione si traducono in uno
spostamento microscopico delle cariche all’interno di
ogni atomo. Si ottiene anche in questo caso una
separazione macroscopica di carica
Elettrizzazione per induzione
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Due oggetti metallici in contatto
Una bacchetta carica
Si avvicina la bacchetta ai due oggetti
Per induzione la carica dei due oggetti si
ridistribuisce:
– l’oggetto più vicino avrà più carica di segno opposto a
quella della bacchetta
– L’oggetto più lontano avrà più carica di segno uguale
• Si separano i due oggetti che ora avranno
cariche di segno opposto
Elettrizzazione per induzione
++++
+
+
+
-
++++
++++
+
+
+
-
++++
+++
---
Elettroscopio
• Primo esempio di strumento elettrico
• Serve a evidenziare la presenza di carica
elettrica
Legge di Coulomb
• Rende quantitativa l’azione tra cariche
puntiformi
• Studiata sperimentalmente mediante una
bilancia di torsione
Legge di Coulomb
• L’azione viene chiamata ora forza:
–
–
–
–
–
È repulsiva per cariche omonime
È attrattiva per cariche eteronime
È diretta lungo la congiungente delle cariche
È proporzionale al prodotto delle cariche
È inversamente proporzionale al quadrato della distanza tra
le cariche

q1q2 
F12  k 2 r12
r12
– F12 è la forza con cui la carica 1 agisce sulla carica 2 e r12 è il
versore rivolto da 1 a 2
– I primi due punti sono garantiti dal prodotto delle cariche per il
versore
Legge di Coulomb
• C’è perfetta simmetria tra le cariche: la forza
F21 è uguale in modulo e opposta in verso
1
9
2
2
• Costante positiva k  8.99 10 Nm / C 
40
• La costante  0  8.85 10
permettività del vuoto
12
C2
Nm2
è detta
Principio di sovrapposizione delle
forze elettriche
• La forza tra due cariche non dipende dalla
presenza di altre cariche: gli effetti di tutte le
cariche si sovrappongono in modo indipendente
• La forza totale agente sulla carica 0 è la somma
(vettoriale) delle forze con cui ognuna delle
restanti n cariche agisce su di essa:
n 

F0tot   F0i
i 1
• La validità del principio è una verità sperimentale
Esercizi sulla legge di Coulomb
• Forza totale di due cariche uguali in
modulo e segno
– Sul piano di simmetria
– Sull’asse che le congiunge
• Forza totale di due cariche uguali in
modulo e segno opposto
– Sul piano di simmetria
– Sull’asse che le congiunge