CORSO di FISICA GENERALE 2
Docente: Fabrizio GIORGIS
Dipartimento di Fisica - Politecnico di Torino
( tel. 011/5647354
* email [email protected]
Testo consigliato:
“CENTO PAGINE DI FISICA 2”, P. ALLIA
(ED. LEVROTTO & BELLA)
Dispense
Scaricabili via web (PDF format) dal sito
http://corsiadistanza.polito.it/
INTERAZIONE ELETTRICA
Si è costretti ad introdurre due tipi di carica
per convenzione:
CARICA ELETTRICA POSITIVA
(vetro strofinato su seta)
CARICA ELETTRICA NEGATIVA
(gomma strofinata su pelle)
Due cariche di ugual segno si respingono.
Due cariche di segno opposto si attraggono.
r
u
r
e
r
u
'
r
sono
versori
La forza di Coulomb
descrive la forza che si scambiano due cariche puntiformi
poste alla distanza r
r
q
q’
q
q’
qq ' r
r
r
F = ke 2 ur
F
r
ur
u’r
F’
ur è un versore con direzione congiungente le due cariche
ke è una costante
FORZA
tra 2 cariche
distanza r tra 2 cariche
UNITA’ DI MISURA DELLA CARICA
fissato il valore della costante ke nel S.I.
ke = 10-7 c2 = 8.9874 109 N m2 C-2
(c velocità della luce nel vuoto)
resta fissata l’unità di carica che prende il nome di Coulomb,
con il simbolo C.
Un coulomb è quella carica che, posta alla distanza di un
metro da una carica uguale nel vuoto, la respinge con una
forza pari a
10-7 c2 N = 8.9874 109 N
1
Per motivi di calcolo si esprime ke come:
ke =
4πε o
per cui nel vuoto: r
qq ' r
F=
u
2 r
4πε o r
ε0 = 107/(4π c2) = 8.854 10-12
N-1 m-2 C2
Legge di Coulomb
PRINCIPIO DI CONSERVAZIONE
DELLA QUANTITA’ DI CARICA
Si è sperimentalmente verificato che in tutti i processi osservati
LA CARICA NETTA O TOTALE DI UN
SISTEMA ISOLATO NON CAMBIA
CONFRONTO TRA INTERAZIONE GRAVITAZIONALE
E INTERAZIONE ELETTRICA
di due corpi con
massa m1 e carica q1
e con
massa m2 e carica q2
Forza gravitazionale
mm
Fg = G 1 2 2
r
Forza elettrica
FE =
q1q 2
4πε 0 r 2
Confrontiamo l’entità dell’interazione gravitazionale
e di quella elettrica per due protoni Mp=1.67 10-27 Kg carica=1.6 10-19 C
di massa mp e carica e:
2
int .elettrica F E
e
=
=
= 1.24 ⋅10 36
2
int . gravit.
FG 4πε 0Gm p
Per un protone ed un elettrone abbiamo:
int .elettrica
= 2.27 ⋅ 10 39
int . gravit.
Quindi nella struttura della materia a livello
atomico l’interazione gravitazionale
non gioca alcun ruolo
Per le forze elettriche vale il principio di sovrapposizione degli
effetti.
Cioè la forza che agisce sulla carica di prova q’ è la somma
vettoriale delle forze dovute a q1, q2 e q3 prese separatamente
‘
(
r
r r r
F = F1 + F2 + F3
)
IL CAMPO ELETTRICO E
è definito come la forza che agisce su una carica unitaria “di
sonda” per via di una qualsiasi distribuzione di cariche.
‘
(
)
r r r
r
r F1 + F2 + F3
F
E=
=
q'
q'
L’unità di misura del campo elettrico
nel S.I. è [E]= N/C
Le linee di forza del campo elettrico
sono una rappresentazione del campo
in cui si disegnano linee tangenti ad E
in ogni punto dello spazio.
Le linee di forza del campo
elettrico di una carica puntiforme
sono radiali
Le linee di forza del campo di più cariche si
deformano e si incurvano per seguire l’andamento
del campo risultante
+
Il campo elettrico di una
carica puntiforme
è espresso dalla formula
r
r F
q r
E= =
u
2 r
q ' 4πε o r
q carica sorgente
ur versore
r distanza tra carica sorgente
e carica di prova q’
Per i campi elettrici vale il principio di sovrapposizione
degli effetti
r r
E (r ) =
∑
i
r r
E i (r ) =
∑
i
qi
4 πε
or
i
2
rr
u r ,i
Ei campo elettrico generato dalla i-esima carica, r vettore posizione
della carica di prova unitaria, ur,i versore con la direzione della
congiungente carica sorgente - carica di prova.
