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2A - L'elettrostatica
L'argomento dell'elettrostatica, già trattato nel biennio in Fisica e Scienze e Tecnologie Applicate, è utile per introdurre quello più importante dei condensatori. In questa pagina si farà solo un breve ripasso per passare rapidamente al capitolo successivo.
1 Fenomeni elettrostatici
Si distingue tra:
- elettrostatica, dove non ci sono cariche in movimento e i fenomeni sono puramente elettrici
- elettrodinamica, dove ci sono cariche in movimento e i fenomeni sono elettrici e magnetici
La materia è fatta di atomi; negli atomi ci sono particelle con carica positiva (protoni) e negativa (elettroni); vedi appunti sul primo capitolo. Corpi con carica opposta si attraggono, corpi con carica dello stesso segno si respingono (fig. 1).
Un corpo acquista carica:
- per strofinio (è l'Effetto_triboelettrico che produce piccole scariche quando si toglie un maglione, si tocca la portiera di un'auto, ecc.)
- per contatto (nei conduttori gli elettroni si muovono tra due corpi)
- per induzione (gli atomi si polarizzano in modo da presentare una carica di segno opposto ai loro estremi)
2 Legge di Coulomb
Due corpi che possiedono carica interagiscono con un fenomeno elettrostatico con delle forze di attrazione o repulsione (in base al segno delle due cariche). Le forze, che sono uguali in modulo e agiscono lungo la direzione che unisce i due corpi, si calcolano con la legge di Coulomb:
`F = 1/(4 pi epsilon) (Q_1 Q_2)/r^2 [N]`
dove Q1 e Q2 sono le due cariche (espresse in Coulomb), r è la distanza tra i due corpi e ε è la costante dielettrica del materiale che circonda i due corpi, che indica quanto in materiale è in grado di polarizzarsi se sottoposto ad un campo elettrico.
Osservazioni:
- la polarizzazione fa sì che gli atomi presentino una carica positiva da un lato e negativa dall'altro
- i materiali in grado di polarizzarsi sono gli isolanti (dielettrico e isolante non sono sinonimi; isolante significa che non conduce corrente)
- la costante dielettrica del vuoto è indicata con ε0; quella degli altri dielettrici si può esprimere come εrε0, dove εr=ε/ε0
3 Il campo elettrico
Un corpo che possiede carica può interagire con altri corpi carichi con forze di attrazione e repulsione. La regione dello spazio dove possono manifestarsi questi fenomeni è caratterizzata da un campo di forze generato dal corpo carico detto campo elettrico1). Il campo elettrico non è solo lo spazio dove avvengono questi fenomeni ma anche una grandezza vettoriale che esrpime la forza che agisce su una carica di prova, positiva e unitaria, dovuta al corpo carico:
`E = F/q`
Il campo elettrico si rappresenta con delle linee di forza che indicano punto per punto direzione e verso del campo elettrico2). Rappresentarle ci fornisce informazioni anche sull'intensità del campo elettrico (dove sono più fitte il campo è più intenso).
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