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schema di fisica sull'elettrostatica, Schemi e mappe concettuali di Fisica

schema di fisica sull'elettrostatica per il liceo

Tipologia: Schemi e mappe concettuali

2019/2020
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Caricato il 05/12/2020

ricky.chiara
ricky.chiara 🇮🇹

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ELETTROSTATICA
Se frego un panno contro la plastica/resina, questa si carica di elettroni (acquista elettroni dal panno), mentre se sfrego
con un panno il vetro, questo si carica di protoni (cede elettroni al panno).
QUINDI DEDUCIAMO CHE
Esistono solo due tipi di carica. Ai due tipi di carica si attribuisce un segno: per convenzione la carica della bacchetta
di vetro strofinata è detta positiva (ha più protoni), mentre quella della bacchetta di plastica/resina è detta negativa
(ha più elettroni). Un corpo non elettrizzato è detto neutro.
Se avviciniamo una bacchetta al panno con cui è stata elettrizzata, notiamo che
bacchetta e panno si attraggono. Questo significa che hanno cariche di segno
opposto.
La forza elettrica può essere sia attrattiva sia repulsiva: corpi elettrizzati con
cariche dello stesso segno si respingono, mentre corpi elettrizzati con cariche di
segno opposto si attraggono.
CONDUTTORI: materiali in cui gli elettroni si possono muovere liberamente.
ISOLANTI: in questi materiali gli elettroni occupano posti fissi o hanno scarso margine di libertà di movimento.
FENOMENI DI ELETTRIZZAZIONE
1. Strofinio: strofinando con un panno un materiale, a seconda del materiale, quest’ultimo cede o acquista
elettroni.
2. Contatto: il corpo inizialmente neutro si carica positivamente cedendo elettroni al corpo di carica positiva.
Q
neutro
isolante
Manico isolante
Se metto a contatto le 2 sfere metalliche (conduttori), accade che metà della carica del 1^ corpo viene ceduta al corpo
che era neutro. La carica si è quindi distribuita a metà.
Q/2 Q/2
Ha ceduto elettroni fino a quando i
corpi hanno la stessa quantità di
carica e si raggiunge equilibrio.
3. Induzione
neutro
Bacchetta di plastica carica
con segno negativo
Se avvicino la bacchetta, gli elettroni nel corpo neutro si spostano lontano da essa.
Avviene la separazione della carica
Se tocco la sfera con 1 dito, le cariche negative si
liberano a terra e rimane quindi carica positivamente.
Elettrizzazione: processo fisico che consiste nell’aggiungere o ben ridurre il numero degli elettroni in 1 atomo al fine
di fargli acquisire rispettivamente 1 carica elettrica negativa o positiva.
Corpo elettrizzato: corpo che presenta elettricità.
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ELETTROSTATICA

Se frego un panno contro la plastica/resina, questa si carica di elettroni (acquista elettroni dal panno), mentre se sfrego con un panno il vetro, questo si carica di protoni (cede elettroni al panno). QUINDI DEDUCIAMO CHE Esistono solo due tipi di carica. Ai due tipi di carica si attribuisce un segno: per convenzione la carica della bacchetta di vetro strofinata è detta positiva (ha più protoni), mentre quella della bacchetta di plastica/resina è detta negativa (ha più elettroni). Un corpo non elettrizzato è detto neutro. Se avviciniamo una bacchetta al panno con cui è stata elettrizzata, notiamo che bacchetta e panno si attraggono. Questo significa che hanno cariche di segno opposto. La forza elettrica può essere sia attrattiva sia repulsiva : corpi elettrizzati con cariche dello stesso segno si respingono, mentre corpi elettrizzati con cariche di segno opposto si attraggono. CONDUTTORI : materiali in cui gli elettroni si possono muovere liberamente. ISOLANTI : in questi materiali gli elettroni occupano posti fissi o hanno scarso margine di libertà di movimento. FENOMENI DI ELETTRIZZAZIONE

  1. Strofinio : strofinando con un panno un materiale, a seconda del materiale, quest’ultimo cede o acquista elettroni.
  2. Contatto : il corpo inizialmente neutro si carica positivamente cedendo elettroni al corpo di carica positiva. Q neutro isolante Manico isolante Se metto a contatto le 2 sfere metalliche (conduttori), accade che metà della carica del 1^ corpo viene ceduta al corpo che era neutro. La carica si è quindi distribuita a metà. Q/2 Q/ Ha ceduto elettroni fino a quando i corpi hanno la stessa quantità di carica e si raggiunge equilibrio. 3. Induzione neutro Bacchetta di plastica carica con segno negativo Se avvicino la bacchetta, gli elettroni nel corpo neutro si spostano lontano da essa. Avviene la separazione della carica Se tocco la sfera con 1 dito, le cariche negative si liberano a terra e rimane quindi carica positivamente. Elettrizzazione: processo fisico che consiste nell’aggiungere o ben ridurre il numero degli elettroni in 1 atomo al fine di fargli acquisire rispettivamente 1 carica elettrica negativa o positiva. Corpo elettrizzato: corpo che presenta elettricità.

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Definizione operativa di carica elettrica : la carica elettrica ha come simbolo una Q e come unità di misura una C maiuscola (Coulomb). In Coulomb la carica del singolo elettrone vale 1,602176565×10^- 19 C. per fare 1 Coulomb servono 6,25x10^ elettroni. ELETTROSCOPIO A FOGLIE Strumento usato per misurare la quantità di carica di un corpo. Prendiamo un conduttore carico elettricamente e lo muoviamo con un manico isolante. Avvicinando il conduttore allo strumento, parte della carica verrà trasferita lungo la parte conduttrice, le foglie si aprono grazie a questa carica: l’angolo di apertura permette di misurare la carica. Elettroscopio a foglie PER CONTATTO Manico isolante Isola dall’esterno Foglioline Se avvicino allo strumento un isolante (es. bacchetta di plastica) carico con segno negativo, succede che gli elettroni tenderanno a scappare verso il basso. La carica si separa. PER INDUZIONE Anche se la carica non viene condivisa, posso comunque misurare la carica grazie agli elettroni che fanno alzare le foglie. ELETTROFORO DI VOLTA Serve a poter caricare e ricaricare più volte un conduttore in maniera rapida. Manico isolante PER INDUZIONE piatto metallico (conduttore) base isolante che viene caricata per strofinamento elettricamente Appoggio il piatto metallico alla base isolante. Gli elettroni del piatto vengono sparati verso l’alto e i protoni attirati verso il basso. Se lo tocco, gli elettroni vengono scaricati a terra e rimangono solo i protoni. Principio di conservazione della carica: in un sistema chiuso la somma algebrica delle cariche elettriche rimane costante

**Il campo elettrico varia da punto a punto e si può rappresentare in 2 modi:

  1. Con il VETTORE CAMPO ELETTRICO CARICA DI PROVA/CARICA ESPLORATRICE** = è una carica puntiforme (piccolissime dimensioni), dotata di una piccola intensità di carica ed è una carica positiva. Essa ha caratteristiche tali che non intacca le caratteristiche del sistema che si intende studiare. Vettore campo elettrico E = rapporto tra forza applicata alla carica esploratrice e carica esploratrice stessa. E = F/q Per calcolare l’intensità delle forze tra 2 cariche, si usa la legge di Coulomb: Posso applicare questa regola nel caso particolare in cui il campo sia generato da 1 sola carica. **L’unità di misura dell’intensità del campo elettrico è N/C
  2. Con le LINEE DI CAMPO** Si possono osservare con la lima di ferro. Il campo elettrico è modellizzato come 1 insieme di vettori in 1 unico spazio (ente complesso). Usiamo quindi le linee di campo per rappresentare il campo elettrico. PROPRIETA’ DELLE LINEE DI CAMPO :
  3. Il vettore campo elettrico è tangente alla linea di campo in ogni suo punto. Considero 1 punto e valuto intensità e direzione del campo elettrico da quel punto. Seguo il vettore per 1 pezzo e valuto successivamente qual’è il nuovo vettore campo elettrico. La linea di campo viene costruita seguendo come si muove il vettore campo elettrico.
  4. La linea di campo è orientata ed eredita il verso di percorrenza dal vettore campo elettrico. OSSERVAZIONI
  • Q1 e Q2 sono cariche: Q1 è positiva e va verso l’esterno se la tocco con la carica di prova, Q2 è negativa e va verso l’interno perché la carica di prova viene attratta. Le linee di carico sono uscenti dalla cariche positive ed entranti dalle cariche negative.
  • C’è maggiore tensione dove le linee sono più vicine. Inoltre le linee dicampo sono più dense (più vicine tra loro) dove il campo elettrico è più intenso e meno dense dove il campo elettrico è meno intenso. Quindi: informazioni sul campo elettrico date dalle le linee di campo A) La direzione del vettore campo elettrico in un punto è data dalla tangente alla linea di forza che passa in quel punto. B) Le linee sono orientate e quindi determinano anche il verso del vettore campo elettrico. C) La densità delle linee in una zona è proporzionale all'intensità del campo in quella zona.

FLUSSO DI CAMPO ELETTRICO

Flusso elettrico attraverso una superficie piana (posizionata all’interno del campo elettrico) Vettore campo elettrico VETTORE SUPERFICIE: ha direzione perpendicolare alla superficie e modulo uguale all’area della superficie (m2). Per la superficie non piana si usa la stessa formula, infatti suddividendo la superficie in piccole piastrelline, essa si può considerare piana e uniforme. Il flusso Φ (E) di campo elettrico attraverso una superficie piana posta in una zona in cui il campo elettrico è uniforme, è dato dal prodotto scalare tra il vettore campo elettrico E ed il vettore superficie S: Φ (E) = E x S = E x S x cos α TEOREMA DI GAUSS Flusso elettrico su superficie gaussiana Una superficie gaussiana è una superficie chiusa (che contiene cariche) e che divide lo spazio tridimensionale in tre zone: una interna alla superficie, una esterna ed una di frontiera, formata dai punti che appartengono alla superficie stessa. Una superficie gaussiana può avere le forme più svariate: sferica, cilindrica, cubica, irregolare, ma non può essere piana e quindi non è possibile associarla ad un unico vettore superficie. Caratteristiche:

  • Nessuna carica in moto
  • Campo elettrico nello spazio
  • Corpi fermi
  • Senza cariche all’interno Si attribuisce convenzionalmente segno + al flusso uscente da una superficie chiusa e segno – a quello entrante, ma sono uguali. CASO PARTICOLARE: SUPERFICIE SFERICA r = raggio Q = carica q = carica esploratrice Quanto vale il flusso campo elettrico:
  • area della superficie sferica S = 4πr²
  • il vettore campo elettrico in qualsiasi punto della sfera sarà perpendicolare alla superficie della sfera e uguale a E x S

Fenomeni di elettrizzazione: come si svolgono Significato di elettrizzazione Significato di corpo elettrizzato Strumenti per quantificare la carica di 1 corpo Microscopio Come interagiscono corpi carichi in termini di forze Legge di Coulomb