Fisica 2 2° lezione
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Fisica 2 2° lezione Programma della lezione • • • • • • • 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 • • • • 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 40 • 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
