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Formula della Legge di Ampère spiegata

Difficoltà: Scuola superiore, Università

Materia: Fisica e Matematica

Come troviamo questa formula? Ogni volta che un filo percorso da corrente si trova vicino a un altro filo, a sua volta percorso da corrente, si stabilisce tra i fili una forza di attrazione.

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Formulario per l’elettrostatica

Indicazione

Qui sotto potrai trovare un formulario per le unità di misura che fanno parte dell’elettrostatica in Fisica, inoltre, potrai scaricare il formulario gratuitamente su tutti i tuoi dispositivi.

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Cos’è il potenziale elettrico?

Introduzione

Si definisce potenziale elettrico il rapporto tra l’energia potenziale elettrica, ossia il lavoro che deve compiere la forza del campo elettrico per riuscire a spostare una o più cariche “q” da quel punto fino all’infinito, e la carica di prova.

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Quali sono i tipi di elettrizzazione della materia?

L’elettrostatica è la parte dell’elettromagnetismo che studia le cariche elettriche in equilibrio.

Le cariche elettriche sono multipli interi (e mai frazionari) della carica dell’elettrone, che è:

\(e^-=1,6 \cdot 10^{-19}C=\)

\(0,000000000000000000016C\)

La carica è uguale al numero di volte che si moltiplica l’elettrone. Per calcolare la carica eseguiamo tale formula:

\(Q=ne^-\)

Dove:

  • \(Q\) è la carica
  • \(n\) è il numero di unità elementari (elettroni) scelte.
  • \(e^-\) è l’unità elementare (elettrone).

L’elettrizzazione avviene quando un corpo cambia la propria carica. L’elettrizzazione può avvenire attraverso tre procedure distinte:

  1. Strofinio
  2. Contatto
  3. Induzione

Lo Strofinio

Lo strofinio fa parte della categoria dell’elettrizzazione. Si ha strofinio quando un corpo striscia sull’altro mantenendo il contatto. Durante questo fenomeno succede che uno dei due corpi si carica positivamente e l’altro negativamente, con carica in valore assoluto uguale e opposta. bisogna ricordare che il passaggio di carica da un corpo all’altro avviene solo per trasferimento di elettroni e quindi caricarsi positivamente significherebbe perdere elettroni , mentre caricarsi negativamente vuol dire assumere elettroni.

Contatto

Il contatto fa parte della categoria dell’elettrizzazione. Si ha elettrizzazione per contatto quando un corpo, che ha assunto precedentemente una carica (positiva o negativa), viene in contatto con un altro corpo neutro (non carico). Se il corpo carico è carico positivamente allora gli elettroni del corpo neutro fluiranno nel corpo carico positivamente. Se invece il corpo carico è carico negativamente gli elettroni del corpo carico fluiranno nel corpo neutro. Per far sì che l’elettrizzazione per contatto avvenga bisogna sempre ricordare che i corpi coinvolti devono essere di materiale metallico.

figura rappresentativa della struttura chimica del metallo. in viola gli elettroni (liberi di muoversi), in rosso i protoni (NON liberi di muoversi)
In Figura viene mostrato la struttura chimica del metallo. In violetto gli elettroni (liberi di muoversi), in rosso i protoni (NON liberi di muoversi)

Induzione

L’induzione fa parte della categoria dell’elettrizzazione. L’induzione si ha quando un corpo carico (positivamente o negativamente) si avvicina (senza toccarlo) a un altro copro neutro. Se il corpo carico è carico positivamente, quando si avvicina al corpo neutro succede che gli elettroni del corpo neutro  si affacciano in modo tale da avvicinarsi il più possibile alle cariche positive del corpo carico positivamente. Se invece il corpo carico è carico negativamente, quando si avvicina al corpo neutro succede che gli elettroni del corpo neutro tenderanno ad allontanarsi il più possibile dalle cariche negative del corpo carico negativamente.

Esperimento che raffigura l'elettrizzazione per induzione, il corpo carico, è carico negativamente
In Figura viene mostrato l’esempio di un esperimento di elettrizzazione per induzione. il corpo carico è carico negativamente.
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Come risolvere il problema della distanza di arresto dalla carica Q

Testo

Una particella di massa \( m = 3.0 \cdot 10^{-3} Kg \) e carica \( q = 2.0 \cdot 10^{-4} C\) proviene dall’infinito con velocità \( v = 2.4 \cdot 10^{2} m/s \) e si muove verso una particella di carica \( Q = 4.0 \cdot 10^{-6} C\) tenuta fissa a riposo nel vuoto. La velocità di avvicinamento è diretta lungo la congiungente le due particelle.

Calcola a quale distanza r dalla carica Q la particella di carica q si ferma per un istante.

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Quale è la differenza di potenziale ai capi del condensatore?

Il seguente esercizio è stato tratto dal libro “L’Amaldi per i licei scientifici blu 2”.

Testo

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Energia potenziale nell’ atomo di idrogeno

Testo

Calcola l’energia potenziale del sistema di cariche presente in un atomo di idrogeno nel vuoto. Fai riferimento al valore presente in letteratura della distanza del raggio di Bohr.

Calcola l’energia potenziale di questo sistema di cariche nel vuoto.

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Come calcolare la corrente e la carica di una spira rotante in un campo magnetico costante.

Le fasi seguenti mostrano un procedimento generico per la risoluzione di un problema che chiede il calcolo della corrente e della quantità di carica in una spira rotante immersa in un campo magnetico.

In questo caso si suppone di essere a conoscenza del valore di campo magnetico, della superficie della spira, della frequenza di rotazione della spira e del tempo desiderato.

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