ELETTRODINAMICA

effetto Joule/effetto termico della corrente

  1. per mantenere costante l'intensità di corrrente è necessaria una differenza di potenziale (= rifornimento di energia)
    .
  2. buona parte di questa energia viene dissipata in energia cinetica disordinata a causa della resistenza elettrica presente in un conduttore
    .
  3. = aumento della temperatura del conduttore

l'energia trasferita dalla forza elettromotrice (energia che mantiene una ∆V) viene trasformata per la maggior parte in aumento di temperatura

definizioni

MOTO STAZIONARIO

moto in cui l'INTENSITA' di corrente è COSTANTE
.
tensione = f.e.m. = differenza di potenziale è COST

materiali:

ISOLANTE

NON permettono il passaggio di corrente elettrica
infatti
NON presentano cariche elettriche in. movimento

DIELETTRICO

materiale isolante
NON permette il passaggio di cariche
capace di:

  • aumentare la capacità di un condensatore
  • diminuire la ∆V tra le armature

infatti C=∂/∆V

1. dielettrico POLARE

2.dielettrico NON POLARE

molecola NEUTRA
separazione di carica =
presenza di un DIPOLO elettrico PERMANENTE anche in assenza di campo elettrico
distribuzione NON isotropa

NESSUNA SEPARAZIONE di cariche

  • dipolo elettrico indotto
    si verifica se un dielettrico NON polare viene immerso in un campo elettrico

distribuzione ISOTROPA:

la distribuzione di carica è identica in tutte le direzioni
NON vi è separazione di carica

carica distribuita in modo equilibrato = ASSENZA campo elettrico

DIPOLO ELETTRICO

definizione

  • sorgente di campo elettrico
    i due poli generano singoli campi elettrici di uguale intensità ma direzioni diverse, quindi il campo elettrico risultante NON è nullo
    .
  • subisce gli effetti di un campo elettrico
    in quanto, su ogni polo del dipolo, agisce un campo elettrico
  • in presenza di un CAMPO elettrico UNIFORME:

Fris=0 ➡️ EQ. TRASLAZIONALE
se il dipolo era fermo, rimane fermo

  • in presenza di un CAMPO elettrico NON UNIFORME:

Fris≠0
debole attrazione tra i vari dipoli => acqua permane allo stato liquido

dipolo ALLINEATO (alpha=0) con il campo elettrico esterno

  1. eq. rotazionale
    (momento meccanico nullo)
  2. eq. traslazionale
    (campo elettrico uniforme)

dipolo PERPENDICOLARE con il campo elettrico

il dipolo OSCILLA ( = compie un moto periodico) attorno ad una posizione di eq. stabile (∑F = 0)

NON essendo in eq. rotazionale
si innesca il vettore momento di dipolo che causa l'oscillazione del pendolo

modello fisico ipotizzato

  • modello fisico = è la rappresentazione fisica di ciò che avviene nella molecola


  • ipotizzato = perchè due cariche opposte NON stanno ferme in quanto si attraggono

gli spostamenti dalla posizione di eq. scaturiscono una forza di richiamo/momento meccanico di richiamo verso la posizione stabile

quindi a ciascuna posizione occupata dal dipolo si associa un'ENERGIA POTENZIALE legata allo spostamento di rotazione
U(a) = -L = - p x E = - pEcosa

Upot = - pE
l'energia potenziale ha il suo valore minimo
=> posizione a minore energia potenziale


p = momento di dipolo elettrico

MICROONDE

funzionamento

  1. le microonde forniscono energia ai dipolo sottoforma di onde elettromagnetiche
  2. i dipoli si mettono ad oscillare
  3. urtano fra di loro dissipando così la loro energia cinetica in energia del moto disordinato delle molecole
  4. ciò causa un aumento di temperatura

esempio
applicando un CAMPO ELETTRICO i dipoli si mettono in oscillazione attorno alla posizione di eq stabile

CONDUTTORI

caso 1
conduttore in un campo elettrico


  1. Fel sposta gli elettroni a Sx
    lasciando "scoperti" i protoni
  2. si è creata una SEPARAZIONE di CARICA
  3. essa genera un campo elettrico indotto
  4. quando Eind = Einiziale
    allora Eint = 0 ovvero equilibrio elettrostatico

caso 2
conduttore CARICO in un campo elettrico


  1. la carica in eccesso si distribuisce sulla superficie esterna
  2. creando una SUPERFICIE EQUIPOTENZIALE
    (un campo elettrico esiste SOLO SE c'è una ∆V tra due punti)
  3. conduttore carico è all'equilibrio
    dato che Eint = 0 (perchè la superficie esterna ha ∆V = 0)
    si parla dunque di carica e potenziale del conduttore
    C = Q/V

CONDENSATORI

composizione

esempi

una CARICA q posta nello spazio genera 2 campi:

  1. campo scalare = potenziale elettrico
    utile per calcolare l'energia della carica in quel punto

POTENZIALE ELETTRICO

definizione

  1. l'energia potenziale di una particella carica dipende dalla sua carica


    ∆U = q ∫E dr


    (analogamente all'energia potenziale gravitazionale che dipende dalla massa del corpo


    Up = mgh)


  2. perciò è necessario calcolare l'energia potenziale per unità di carica


    ∆U = E dr / q


  3. questa nuova grandezza prende il nome di differenza potenziale elettrostatico


serve per trovare l'energia della carica in quel punto
Uel = q∆V

quantità che misura l'energia potenziale per unità di carica

  1. campo vettoriale = campo elettrico
    utile per calcolare la forza agente su una carica che si trova in quella regione di spazio

è una quantità che descrive l'energia potenziale di una particella associata alla sua posizione all'interno del campo elettrico

CAMPO ELETTRICO

2 armature di carica
uguale e opposta

si definise in equilibrio elettrostatico se
le cariche NON si spostano in maniera NETTA e il loro movimento è dato esclusivamente dall'agitazione termica

  • cellule
  • defibrillatore

DEFIBRILLATORE

  1. il conduttore (il corpo) tra le due facce del condensatore permette il rapido passaggio delle cariche negative verso le positive
  2. si genera un impulso di corrente
    utile per bloccare la circolazione sperando che riparta in modo regolare

quindi un conduttore alla fine raggiunge lo
stato di equilibrio


(un SISTEMA LIBERO di EVOLVERSI si porterà sempre allo STATO di EQUILIBRIO)

capacità

la capacità di un conduttore descrive la sua abilità di accumulare carica elettrica quando è sottoposto a una differenza di potenziale

  • proporzionale alla superficie
  • dipende SOLO dalla GEOMETRIA delle armature
  • INV prop alla distanza tra le superfici
  1. SEPARAZIONE di CARICA = creazione di un campo elettrico tra le due facce
  2. E esterno alle due facce è pari a zero perchè si annullano reciprocamente

aggiunta di un dielettrico
causa AUMENTO⬆️ di C

perchè?

  1. il dielettrico (dipolo) in presenza di un E esterno (quello generato dalle facce del condensatore) tende ad allinearsi parzialmente
  2. i dipoli parz orientati generano un campo elettrico OPPOSTO a quello del condensatore
  3. riducendone così l'intensità
  4. ⬇️E cond = ⬇️∆V cond
    (5. la ∆V è a denominatore nella formula della capacità)

EQUILIBRIO ROTAZIONALE

dipende dal momento meccanico risultante sul dipolo (t)


esso è dato da:

  1. momento meccanico sulla carica positiva
  2. momento meccanico risultante sulla carica negativa
  1. MODULO
    entrambi hanno formula
    t = r F sin(a)
    ==> t = d/2 qE sin(a)
  • a è l'angolo tra la congiungente le cariche e il campo elettrico
  • r è la distanza tra il punto di applicazione della forza e l'asse
  • Fel derivante dal campo elettrico
  1. DIREZIONE
    sono PERPENDICOLARI al piano del dipolo
  1. VERSO
    stabilito con la regola della mano Dx
  • dita sul primo vettore (r)
  • si fa ruotare il primo vettore sul secondo
    (chiudere le dita)
  • pollice indica il verso del momento meccanico

MOMENTO MECCANICO TOTALE sul dipolo
t = d qE sin(a)

MOMENTO di DIPOLO ELETTRICO

è un vettore che tiene conto della distanza fra le cariche del dipolo

  1. MODULO
    p = q x d
  • q è il valore assoluto di ciascuna carica
    NON il totale che sarebbe 0
  • d è la distanza fra le cariche

  1. DIREZIONE


    lungo la congiungente le due cariche


  2. VERSO


    dalla carica neg verso la pos

rappresenta il comportamento del dipolo elettrico

INTENSITA' di CORRENTE
vettore

se i ≠ cost

grandezza fisica fondamentale nel SI

se i = cost

per calcolarla dato che NON è costante è necessario prendere un istante di tempo infinitesimo e una carica infinitesima
image

Se l’intensità è costante in un intervallo di tempo la carica totale che passa si calcola come Q = i ∆T


mentre la portata per un fluido è
Q = V/t

RESISTENZA

è la resistenza che si oppone al moto delle cariche
R = ∆V/i

è causata dalle particelle che urtano fra di loro cambiando così direzione del moto


per mantenere il moto ordinato è necessario compiere lavoro

CONDUTTORI OHMICI
i conduttori che mantengono la RESISTENZA COSTANTE seguono la I legge di Ohm

I legge di Ohm

definizione

esprime la proprietà di alcuni sistemi di avere la resistenza elettrica costante,
indipendente dalla differenza di potenziale applicata

RESISTIVITA'

corrisponde alla viscosità

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TEORIA della QUANTIZZAZIONE della CARICA ELETTRICA

la carica assume valori che siano multipli interi della carica elementare (dell'elettrone)

Un oggetto che possiede una proprietà come una massa o una carica elettrica modifica le proprietà
dello spazio, quindi crea nello spazio una proprietà.

E = Fel/q0
la carica q0 è tendente a zero per evitare di falsare la misura del campo elettrico

definizione

cambiando la carica cambia anche la forza agente su di essa ma il rapporto fra le due rimane costante = tale rapporto è il vettore campo elettrico
forza per unità di carica

  • direzione, della forza che agisce sulla carica
  • verso, della forza che agirebbe sulla carica di prova
  • modulo, Fel/q0

come misurare il campo elettrico?

si misura come interazione fra due cariche elettriche puntiformi poste nel vuoto
es
tra una carica sorgente Q e una carica di prova q0

perchè puntiformi?

in modo tale da poter considerare la loro massa trascurabile rispetto alla distanza

FORZA ELETTRICA

  • direzione, lungo lacongiungente le cariche
  • verso, attrattivo o repulsivo in base al segno delle cariche interagenti
  • modulo, legge di Coulomb

TEORIA di CONSERVAZIONE della CARICA

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PILA

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