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LA CARICA ELETTRICA (L'elettrizzazione, ovvero il trasferimento di…
LA CARICA ELETTRICA
Fra due cariche elettriche dello stesso segno, vi è una forza elettrica di tipo repulsivo.
Fra due cariche elettriche di segno opposto, vi è una forza elettrica di tipo attrattivo.
Le cariche positive e negative, vanno trattate come quantità algebriche, per cui, secondo il Principio di conservazione, la carica elettrica di un sistema chiuso rimane costante nel tempo.
Sulla base del loro comportamento elettrico, i materiali si distinguono in:
Conduttori, come il metallo
Isolanti, come la plastica
L'elettrizzazione, ovvero il trasferimento di elettroni da un corpo all'altro, può avvenire con diverse modalità:
Per strofinio, ovvero quando i diversi materiali vengono strofinati, ad esempio con un panno di lana, e acquisiscono carica elettrica.
Per induzione, avviene quando un corpo carico viene posto vicino ad un conduttore (neutro) isolato. In questo caso le cariche che si trovano su di esso si ridistribuiscono. Le cariche di segno opposto a quelle del corpo inducente sono da esso attirate, le altre allontanate.
Per contatto, quando un conduttore (neutro) isolato può essere caricato mettendolo a contatto con un secondo corpo che possiede un eccesso di cariche elettriche dello stesso segno.
La proprietà dei conduttori di lasciarsi attraversare, è sfruttata nell'elettroscopio, uno strumento che permette di stabilire se un oggetto è elettrizzato oppure no.
Quando un conduttore viene elettrizzato, la carica si ridistribuisce attraverso il suo volume, fino a raggiungere un equilibrio elettrostatico costante nel tempo.
Ne da dimostrazione la gabbia di Faraday, ideata da Michael Faraday; consiste in un sistema costitito da un contenitore in materiale elettricamente conduttore, in grado di isolare l'ambiente interno da un qualunque campo elettrostatico presente al suo esterno.
Per poter esprimere quantitativamente la forza fra cariche elettriche, si utilizza come unità di misura il coulomb.
La legge di Coulomb dice che la forza elettrica fra due cariche elettriche q1 e q2, ha intensità F direttamente proporzionale al valore assoluto del prodotto delle cariche e inversamente proporzionale al quadrato della distanza r che li separa.
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Considerando tre cariche q1, q2 e q3, per il principio di conservazione, F=F1,3+F1,2
Se è la forza che agisce su una carica di prova q, posta in un punto dello spazio, il campo elettrico nel punto considerato, è
per la legge di Coulomb:
per il principio di sovrapposizione:
le linee di campo del campo elettrico sono linee orientate la cui tangente, in ogni punto, è diretta come il campo elettrico in quel punto.
Se il campo elettrico è uniforme, il suo flusso attraverso una superficie piana di area S, indicando con il versore perpendicolare alla superficie, è definito da:
Quando non si ha una superficie piana, entra in gioco il teorema di Gauss,suddividendo la superficie in elementi talmente piccoli da potersi considerare piani e da poter ritenere trascurabile la variazione del campo da un punto all'altro di ciascuno di essi.