ELETTRICITÀ
Quando alcuni corpi (vetro, ambra, ...) sono strofinati
con un panno di lana, acquistano una carica
elettrica, cioè essi acquistano la proprietà di attrarre
o di respingere altri corpi elettrizzati.
In natura esistono due tipi di elettricità:
positiva e negativa.
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ELETTRICITÀ
Cariche di segno opposto si attraggono e
cariche dello stesso segno si respingono.
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ELETTRICITÀ
L'elettricità si produce anche per induzione,
cioè avvicinando un corpo elettrizzato ad un
metallo isolato.
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1
ELETTRICITÀ
Ciascun corpo contiene una enorme quantità di
cariche elettriche positive e negative, mescolate
uniformemente in modo che il corpo risulti
elettricamente neutro.
Lo strofinio rimuove o aggiunge alcune cariche in modo che
si manifesta una carica netta positiva o negativa.
L’induzione elettrica consiste in una ridistribuzione non
uniforme delle cariche elettriche sulla superficie del corpo in
modo da evidenziare cariche elettriche dei due segni.
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LEGGE DI COULOMB
La forza d’interazione
fra cariche elettriche è
definita dalla legge di
Coulomb.
F=
q1q 2
4πε oε r r 2
1
ε o = 8.85 ⋅ 10−12 C2 /N ⋅ m 2 costante dielettrica del vuoto
ε r = costante dielettrica del mezzo rispetto al vuoto
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LEGGE DI COULOMB
L’unita di misura della
carica elettrica nel S.I.
è il coulomb (C).
F=
q1q 2
4πε oε r r 2
1
La carica elettrica di 1 C è quella carica che posta
nel vuoto ad 1 m di distanza da una carica elettrica
uguale la respinge con la forza di 9⋅109 N.
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2
STRUTTURA DELL’ATOMO
L’atomo è costituito da un
nucleo centrale con carica
positiva e da elettroni, con
carica negativa, orbitanti
intorno ad esso.
carica
Parametri
Parametri fisici
fisici delle
delle
particelle
particelle dell’atomo.
dell’atomo.
massa
elettrone
- 1.6⋅10-19 C
9.1⋅10-31 kg
protone
1.6⋅10-19 C
1.6⋅10-27 kg
neutrone
0
1.6⋅10-27 kg
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CONDUTTORI E ISOLANTI
La carica elettrica è quantizzata, cioè non è
possibile isolare cariche elettriche che siano frazioni
di quelle portate dai protoni e dagli elettroni.
Nei conduttori (corpi metallici) gli elettroni di valenza
sono debolmente legati agli atomi e sono liberi di
muoversi all’interno del corpo.
Negli isolanti (dielettrici) tutti gli elettroni sono
strettamente legati agli atomi.
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CAMPO ELETTRICO
Una o più cariche elettriche creano nello spazio
circostante un campo elettrico.
Indicando con F la forza agente sulla
carica q, il campo elettrico è definito da
r
r F
E=
q
r
F
q
Il campo elettrico
si misura in N/C
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CAMPO ELETTRICO
Campo elettrico
generato da una
carica puntiforme.
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CAMPO ELETTRICO
Campo elettrico
generato da un
dipolo elettrico.
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CAMPO ELETTRICO
Campo elettrico
generato da due
cariche uguali.
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CAMPO ELETTRICO
Campo elettrico
generato da due
lastre parallele
uniformemente
cariche.
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ENERGIA ELETTRICA
La forza generata dal campo elettrico è una forza
conservativa, come quella gravitazionale.
Si definisce energia potenziale elettrica U posseduta
da una carica elettrica q, una funzione della
posizione tale che il lavoro elettrico per uno
spostamento dalla posizione iniziale i alla posizione
finale f è:
L = Ui − Uf
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POTENZIALE ELETTRICO
Il potenziale elettrico rappresenta l’energia elettrica
posseduta dalla carica unitaria ed è definito da
V =U q
Il lavoro per uno spostamento dalla posizione iniziale
i alla posizione finale f è dato da
L = U i − U f = q (Vi − Vf )
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POTENZIALE ELETTRICO
Nel S.I. il potenziale elettrico si misura in volt (V)
1V =
1 joule
1J
=
1 coulomb
1C
Fra due punti esiste la d.d.p. di 1 V, quando le forze
del campo elettrico compiono il lavoro di 1 J per
spostare la carica elettrica di 1 C fra i due punti.
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POTENZIALE ELETTRICO
Le cariche si muovono spontaneamente:
quelle positive verso i potenziali decrescenti,
quelle negative verso i potenziali crescenti.
L = q (Vi − Vf ) > 0
q > 0 ⇒ Vi > Vf
q < 0 ⇒ Vi < Vf
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CAPACITÀ ELETTRICA
Quando un conduttore isolato viene conferita
una carica elettrica Q, esso assume un
potenziale V.
Si definisce
capacità elettrica
Unità di misura
della capacità
elettrica nel S.I.
Q
C=
V
Dipende dalla forma
geometrica del
conduttore
1 farad = 1 F = 1
coulomb
volt
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