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IL CAMPO ELETTRICO E IL POTENZIALE - Coggle Diagram
IL CAMPO ELETTRICO E IL POTENZIALE
Il vettore campo elettrico
Il vettore serve per specificare
es
. in caso di una cartina meteorologica del vento, sia il la velocità del vento sia la direzione e il verso
La carica di prova q è una carica elettrica puntiforme, piccola che non si può modificare, perché lei stessa esercita su il corpo preso in esame
Uno o più cariche elettriche generano un campo elettrico , la carica di prova tramite la forza elettrica di cui risente, rivela l'esistenza di questo campo
Campo elettrico (E) è uguale a forza (F) su carica di prova (q)
Se la carica q è positiva i vettori E e F hanno ,o stesso verso,
Se invece è negativa hanno versi opposti
IL CAMPO ELETTRICO DI UNA CARICA PUNTIFORME
L'intensità E del campo elettrico è uguale al rapporto tra la forza e la carica di prova
E=k0 x Q/r^2
E= campo elettrico in un punto P(N/C)
Q= carica che genera il campo (C)
r= distanza tra il punto P e la carica (m)
Quindi il valore di E dipende dal valore della carica Q che genera il campo elettrico
Esso è inversamente proporzionale al quadrato della distanza r tra la carica Q e il punto in cui si emana il campo elettrico
La direzione del vettore campo elettrico in un punto è radiale, cioè contenuta nella retta che passa per quel punto è per la carica che genera il campo.
Se la carica Q che crea il campo è positiva, i vettori campo elettrico sono diretti verso l'esterno rispetto a Q
Se la carica Q che crea il campo è negativa, i vettori campo elettrico sono diretti verso l'interno, cioè verso Q
Le linee del campo elettrico
ES
. abbiamo
una vaschetta di olio
e inseriamo in essa dei
fili da circuito
e mettiamo una sferetta al centro, possiamo vedere che i fili si dispongono a raggiera,questo accade perché elettrica polarizza i fili si dispongono nel campo
se il verso uscente la carica è positiva
se il verso è verso l'interno sarà negativo
In oltre
le linee
di addensano sulla carica e si allargano mano a mano che si allontanano, si vede che il campo è più forte quando è vicino alla carica, più debole lontano
sono orientate nel verso del campo
sono più fitte nelle zone in cui il campo è più intenso e più intenso e più rade nelle zone in cui il campo è più debole
Sono tangenti in ogni punto al vettore campo elettrico
escono dalle cariche positive ed entrano in quelle negative
Es
mettiamo due piastre di metallo una difronte all'altra poi con dei fili elettrici,colleghiamo le due piastre ai due morsetti ,le facce delle piastre avranno cariche uguali opposte
Immergiamo le
due piastre
in
vasca di olio
cosparsa da
fili
tra le due piastre i fili si allineano, che vanno dalla
piastra positiva
a quella
negativa
, le linee sono equidistanti, mentre i fili che si trovano al di fuori delle piastre sono sparsi nello olio
Tre le due piastre c'è un
campo elettrico uniforme
, descritto dal
vettore E
che ha lo stesso modulo e la stessa orientazione in tutti i punti
L'ENERGIA ELETTRICA
Lavoro compiuto dalla componente parallela di una forza generata da un campo elettrico
Nel corso dello spostamento di una carica da A->B la forza elettrica
F=qE compie un lavoro
W=FS=>qES
W= lavoro
F=forza parallela
S=spostamento
F=forza
q= carica di prova
E=energia elettrica
ENERGIA DI POTENZIALE
: Come
l'energia gravitazionale
anche il
campo elettrico
ha un'energia potenziale elettrica
A)Una persona su un trampolino ha un'energia potenziale elettrica gravitazionale maggiore rispetto a quando è in acqua=l'energia diventa cinetica durante il tuffo
B)Nel campo elettrico la carica q+ ha un'energia potenziale elettrica maggiore quando è in A rispetto che in B
L'energia potenziale elettrica di una carica è uguale al lavoro compiuto dalla forza elettrica
quando la carica si sposta dalla posizione iniziale a quella di riferimento
La differenza di potenziale
Misura il dislivello elettrico tra due punti del campo.
consideriamo una carica Q+ e una di prova q+
La carica di prova è respinta verso l'esterno come se seguisse una
discesa elettrica
Possiamo quindi immaginare che tra due punti del campo ci sia un dislivello capace di mettere in movimento q+ da un punto alto ad uno basso, una carica negativa fa il contrario
La differenza di potenziale Va-Vb è il lavoro Wa-b che la forza del campo compie quando la carica q+ si sposta da A->B diviso per la carica q+
Il volt è una grandezza unitaria perché non dipende dalla carica q+
La differenza di potenziale in un campo uniforme
Consideriamo un campo uniforme tra due lastre di cariche opposte per calcolare la differenza di potenziale tra A e B si calcola il lavoro che fa il campo per portare q+ da A->B
Va-Vb=Es dipendono da
-intensità di campo
-distanza e differenza di potenziale tra A(in alto) e B(in basso)
In generale quelle + scendono lungo la differenza di potenziale e quelle - salgono
Consideriamo due cariche opposte che partono da A e B
-la carica + scende
-la carica - si muove nel verso opposto e sale
IL POTENZIALE ELETTRICO
La differenza di potenziale è uguale sia in A che in un punto di riferimento
IL POTENZIALE DI TERRA
Conduttore collegato con il terreno
IL POTENZIALE DI MASSA
Conduttore collegato elettricamente a unn involucro metallico
I CONDUTTORI IN EQUILIBRIO ELETTROSTATICO E LA GABBIA DI FARADAY
Le cariche sono ferme
Es. due oggetti che si caricano per contatto= quando gli oggetti si dispongono
La carica in eccesso sta nella superficie
Il campo elettrico all'interno è nullo
Gabbia di Faraday= protegge gli aerei, le macchine...
Il campo elettrico in superficie è in ogni punto perpendicolare alla superficie
Il potenziale ha lo stesso valore in ogni punto
Il condensatore piano
Formato da due piastre metalliche parallele con cariche apposte, le piastre si chiamano
armoniche
Disposte a distanza molto piccola rispetto alle loro dimensioni
La faccia interna è carica positivamente e si indica con la lettera Q, mentre la faccia opposta è negativa e si indica con -Q
Il campo elettrico (E) tra le armature è uniforme,perpendicolare ad esse e orientato da quella positiva verso quella negativa
Il pontenziale elettrico ha lo stesso valore in tutti i punti delle armature, quindi si parla di
potenziale dell'armatura
La differenza di potenziale tra le armature è uguale al modulo del campo elettrico per la distanza tre le armature
Defibrillatore
= condensatore che accumula energia e la scarica per regolarizzare il battito cardiaco
Macchina fotografica
= conserva energia che viene sprigionata attraverso una scarica veloce flash
La capacità
la carica Q è chiamata
carica del condensatore
La carica Q è direttamente proporzionale alla differenza di potenziale tra l'armatura positiva e quella negativa
La capacità del condensatore è uguale alla carica del condensatore diviso la differenza tra le armature
1 farad è uguale a 1 capacità potenziale(C) su 1 differenza di potenziale(V)
Il condensatore piano è direttamente proporzionale all'area A delle sue armature e inversamente proporzionale alla distanza D tra
di esse
Capacità è uguale all'aria di ciascuna armatura diviso 4 p-greco costante di proporzionalità della legge di Coulomb per la distanza tra le armature
Se tra le armature ci dovesse essere un isolante aumenta la capacità di condensatore del fattore epslon r in basso
La capacità del condensatore con un isolante tra le armature è uguale alla costante elettrica relativa dell'isolane (epslon r) per la capacitàdi potenziale = C0 sotto senza isolante
