Linee di forza del campo E : alcuni esempi

<strong>Linee</strong> <strong>di</strong> <strong>forza</strong> <strong>del</strong> <strong>campo</strong> E : <strong>alcuni</strong> <strong>esempi</strong><br />

●Il <strong>campo</strong> elettrico in un punto e' tangente alla linea <strong>di</strong> <strong>campo</strong> in quel punto<br />

●Le linee <strong>di</strong> <strong>campo</strong> sono uscenti dalle cariche positive ed entranti in quelle negativi nelle nega<br />

●E' evidente l'analogia tra linee <strong>di</strong> <strong>forza</strong> dei campi elettrici e linee <strong>di</strong> flusso dei fluido con le<br />

cariche positve giocanti il ruolo <strong>di</strong> sorgenti e quelle negative quello <strong>di</strong> pozzi

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Campo nei conduttori<br />

●Nei conduttori in equilibrio il <strong>campo</strong><br />

elettrico al loro interno è nullo.<br />

Se il <strong>campo</strong> non fosse nullo ci sarebbe una corrente <strong>di</strong><br />

elettroni (che nei metalli sono liberi <strong>di</strong> muoversi) che si<br />

arresterebbe solo<br />

quando queste non trovano una posizione <strong>di</strong><br />

equilibrio.<br />

Sulla superficie <strong>di</strong> un conduttore il<br />

<strong>campo</strong> elettrico è perpen<strong>di</strong>colare alla<br />

superficie, sempre per lo stesso<br />

motivo, e le carichesulla sua superficie.<br />

Le cariche in un conduttore si<br />

<strong>di</strong>stribuiscono sulle superfici in<br />

maniera da annullare il <strong>campo</strong><br />

elettrico interno!

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Gabbie <strong>di</strong> Faraday<br />

Un <strong>campo</strong> elettrico e' nullo anche all'interno <strong>di</strong> una cavita <strong>di</strong> un<br />

conduttore metallico cavo<br />

Questa proprieta' sta alla base <strong>del</strong>le schermature (gabbie <strong>di</strong> Faraday)<br />

costruite a protezione dei fulmini

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Flusso <strong>di</strong> un <strong>campo</strong> vettoriale (es. v, E, G )<br />

=∫v⋅dS<br />

puo' ad <strong>esempi</strong>o rappresentare il flusso <strong>di</strong> massa <strong>di</strong> un liquido <strong>di</strong> densita' ρ<br />

attraverso la superficie chiusa S. Ovviamente in assenza <strong>di</strong> sorgenti o<br />

pozzi il flusso complessivo e' zero: flusso entrante=flusso uscente si<br />

ritrova l' equazione <strong>di</strong> continuita' gia' vista in precedenza.

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Legge <strong>di</strong> Gauss (I legge <strong>di</strong> Maxwell)<br />

●Ritroviamo quin<strong>di</strong> un' equazione <strong>di</strong> continuita' nel caso <strong>del</strong> <strong>campo</strong> elettrico<br />

simile a quella <strong>di</strong> conservazione <strong>del</strong>la massa vista per i flui<strong>di</strong><br />

●Le leggi <strong>di</strong> Gauss e Coulomb sono tra loro equivalenti nel senso che una implica l'altra<br />

●La legge <strong>di</strong> Gauss e' particolarmente comoda per calcolare i campi nel caso <strong>di</strong> <strong>di</strong>stribuzioni<br />

simmetriche <strong>di</strong> carica in cui <strong>di</strong>ffatto si cerca <strong>di</strong> ricondurre ad un integrale <strong>di</strong> superficie<br />

●la legge <strong>di</strong> Gauss e' anche la prima <strong>del</strong>le 4 equazioni <strong>di</strong> Maxwell sintesi <strong>del</strong>la teoria e.m.

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Dipolo in un <strong>campo</strong> elettrico

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Struttura e duplicazione <strong>del</strong> DNA

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Energia potenziale elettrica U e potenziale V<br />

●La <strong>forza</strong> elettrica, ovvero il <strong>campo</strong> elettrico generato da<br />

cariche statiche, e' conservativo: il lavoro L AB<br />

che essa<br />

compie per spostare una carica q da A a B non <strong>di</strong>pende<br />

dunque dal cammino effettuato proprio come si e' visto<br />

per il <strong>campo</strong> gravitazionale<br />

●Similmente al caso gravitazionale, e come per tutti gli altri campi <strong>di</strong> forze<br />

conservativi, si ha che la <strong>di</strong>fferenza <strong>di</strong> energia potenziale tra i punti A e B e'<br />

generalmente data dal calcolo <strong>del</strong> seguente integrale:<br />

∆U=U A<br />

-U B<br />

=-L AB<br />

=-∫F•dS=q∫E•dS=q(V A<br />

-V B<br />

)<br />

● ∆V=(U a<br />

-U B<br />

/q prende il nome <strong>di</strong> potenziale elettrico e si misura in volt (V): 1V=1J/C<br />

e rappresenta l' energia potenziale per unita <strong>di</strong> carica<br />

●Se A=B il percorso e' chiuso e evidentemente anche l'integrale e' nullo (come per il<br />

caso gravitazionale)<br />

●La legge <strong>di</strong> conservativita' <strong>del</strong> <strong>campo</strong> elettrico ha senso solo per <strong>di</strong>stribuzioni<br />

statiche <strong>di</strong> cariche.<br />

●Per campi elettrici variabili non ha senso parlare <strong>di</strong> energia potenziale U ne <strong>di</strong><br />

potenziale V in generale vale la terza legge <strong>di</strong> Maxwell.

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Potenziale elettrico Vs gravitazionale

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Generatori

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Corrente elettrica

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Legge <strong>di</strong> Kirchhoff

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Legge <strong>di</strong> Ohm

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Resistori

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Effetto Joule elettrico

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Tubo a raggi cato<strong>di</strong>ci

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Elettroforesi

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Spettrometro <strong>di</strong> massa a quadrupolo