La direzione della forza elettrica è quella della retta che congiunge le due cariche puntiformi. Come sappiamo, il verso è repulsivo (verso l’esterno) se le due cariche hanno lo stesso segno e attrattivo (verso l’interno) se le cariche...

Si usa definire una nuova costante, indicata con ε, attraverso la relazione \[\varepsilon = \varepsilon_{0} \varepsilon_{r}\] ε è detta costante dielettrica assoluta del mezzo considerato e ha le stesse unità di misura di ε0. Grazie a essa è...

Il fenomeno dell’induzione elettrostatica viene sfruttato nell’elettròforo di Volta, inventato dallo scienziato italiano Alessandro Volta. Esso è costituito da un piatto metallico collegato a un manico isolante e appoggiato su un supporto...

Consideriamo il campo elettrico generato da un sistema di n cariche puntiformi (come quello della figura 2); vogliamo caratterizzare in modo quantitativo le proprietà di tale campo in un punto P in cui non si trova alcuna carica. Per prima cosa,...

Nello spazio possono essere presenti diverse cariche puntiformi. Per esempio, immaginiamo che ci siano due cariche positive. La sola carica puntiforme Q1 genera il campo elettrico \( {\vec{{E}}}_{1} \) nel punto P. Aggiungiamo la carica Q2 che,...

Consideriamo il campo elettrico generato da un insieme di cariche fisse. Scegliamo un punto P1 e disegniamo il vettore campo elettrico \( {\vec{{E}}}_{1} \) generato in P1 da tutte le cariche in esame. Poi ci spostiamo di un tratto Δs nella direzione...

Per caratterizzare una superficie piana immersa nello spazio è comodo definire il vettore superficie \( \vec{S} \); esso ha direzione perpendicolare alla superficie (figura 10); modulo pari all’area S della superficie stessa. Per una...

Lo scienziato tedesco Karl Friedrich Gauss (1777-1855), che fu matematico, fisico e astronomo, dimostrò un importante teorema relativo al flusso del campo elettrico. Il teorema di Gauss per il campo elettrico stabilisce che il flusso del campo...

La formula della forza di Coulomb \[ {{F}}=\frac{1}{{4}{\pi}{\varepsilon}}\frac{{{Q}}_{1}{{Q}}_{2}}{{{r}}^{2}} \] può essere ottenuta da quella della forza della gravitazione universale di Newton \[ {F}_{N}=-{G}\frac{{m}_{1}{m}_{2}}{{r}^{2}} \]...

Calcoliamo l’energia potenziale relativa alla carica di prova q nel punto A in presenza delle N cariche che generano il campo. Se indichiamo con Ui l’energia potenziale del sistema formato dalla carica di prova q e dalla carica Qi, l’energia...

Consideriamo un campo elettrico uniforme e, all’interno di esso, un segmento AB perpendicolare alle linee di campo (figura 22). Indichiamo con \( \mathrm{\Delta}\vec{{s}} \) il vettore spostamento da A a B. Ora calcoliamo la differenza di potenziale...

Per calcolare la circuitazione occorre scegliere ad arbitrio una linea chiusa orientata ℒ. Una linea chiusa ha due sensi di percorrenza: per definire ℒ occorre specificare in quale dei due versi la linea è percorsa. Una volta nota ℒ, per...

Gli esperimenti mostrano che: all’equilibrio, la carica elettrica presente in eccesso nei conduttori si trova tutta sulla loro superficie esterna. Per esempio, elettrizziamo una sfera conduttrice (dotata di un sostegno isolante) fornendole...

Anche se la carica netta presente su un conduttore si porta sulla sua superficie esterna, al suo interno si ha una carica totale nulla formata dall’insieme di moltissime cariche dei due segni. Se il corpo è conduttore, alcune di queste cariche sono...

Per conoscere il potenziale elettrico in tutti i punti dello spazio, come ci si propone di fare quando si affronta il problema generale dell’elettrostatica, bisogna prima decidere dove si pone lo zero del potenziale. Le scelte più comuni sono tre....

Si dimostra che il campo elettrico all’esterno e sulla superficie di una sfera elettrizzata con una carica Q è uguale a quello che sarebbe generato da una carica puntiforme Q posta al centro della sfera. D’altra parte, conoscendo il campo...

Gli esperimenti mostrano che la carica Q presente sull’armatura positiva di un condensatore è direttamente proporzionale alla differenza di potenziale ΔV tra le armature. Quindi il rapporto tra le due grandezze è costante. Si definisce allora la...

Consideriamo una sezione trasversale S del filo in cui c’è la corrente elettrica (figura 3). Aspettiamo per un intervallo di tempo Δt e indichiamo con ΔQ il valore della carica che attraversa la sezione S nel tempo Δt.  Per indicare quanto...

Colleghiamo i capi di una lampadina ai poli di una pila con due fili di rame: vediamo che la lampadina si illumina. Ciò che abbiamo realizzato è un circuito elettrico. Si chiama circuito elettrico un insieme di conduttori connessi in modo continuo e...

Si chiama resistore un componente elettrico che segue la prima legge di Ohm. Per esempio, un filo di rame o di alluminio è un resistore. In laboratorio, per costruire i circuiti elettrici, si usano spesso resistori come quelli della fotografia. ...

Il circuito della figura 13 è costituito da una pila e da due resistori in serie tra loro e con il generatore. Lo stesso circuito è modellizzato nello schema posto a destra.   Per definizione, l’intensità i della corrente che passa nel...

La prima legge di Kirchhoff (o legge dei nodi) stabilisce che la somma delle intensità di corrente entranti in un nodo è uguale alla somma di quelle uscenti. Se si adotta la convenzione di considerare positive le correnti entranti e negative quelle...

Consideriamo un resistore di resistenza R. Ai suoi estremi A e B il potenziale elettrico ha valori, rispettivamente, VA e VB. La prima legge di Ohm afferma che: \[V_A -V_B =Ri\] Il resistore è percorso da...

Un generatore reale di tensione è modellizzato come un generatore ideale di tensione collegato in serie a una opportuna resistenza interna. Mostreremo ora che un dispositivo di questo genere ha le proprietà illustrate in precedenza. Secondo...

Questo modello della conduzione elettrica nei metalli spiega come mai avviene l’effetto Joule: nei numerosi urti tra gli elettroni e gli ioni positivi del cristallo, accade spesso che gli elettroni perdano buona parte dell’energia acquistata per...

In un ampio intervallo di temperatura, che si estende da valori piuttosto bassi (attorno ai 100 K) fino ad arrivare quasi alla temperatura di fusione del metallo, la relazione tra resistività e temperatura è bene rappresentata da una retta. In tale...

Un modo semplice per fornire energia a un elettrone consiste nel sottoporlo a una differenza di potenziale elettrico. Per questa ragione è conveniente introdurre una nuova grandezza, il potenziale di estrazione Ve: il potenziale di estrazione di un...

Supponiamo di mettere a contatto tre metalli. Per esempio, inseriamo un blocco di zinco tra il calcio e il nichel dell’esempio precedente. La differenza di potenziale che si instaura tra calcio e zinco è uguale a quella che si crea quando questi due...

Il diverso comportamento elettrico delle soluzioni elettrolitiche e di quelle non elettrolitiche si spiega a partire dalla loro struttura microscopica. Come esempio di elettrolita consideriamo il sale da cucina: esso è prevalentemente costituito da...

Esaminiamo in dettaglio il processo dell’elettrolisi. Per fare ciò prendiamo in considerazione un liquido ionico come il cloruro di sodio fuso, che si forma quando si riscaldano i cristalli di sale da cucina a una temperatura superiore a 800 °C. In...

La prima legge di Faraday stabilisce che la massa di sostanza che si libera presso un elettrodo è direttamente proporzionale alla carica che, attraversando la soluzione, è giunta allo stesso elettrodo. Per spiegare questa affermazione consideriamo...

La pila è stata inventata nel 1799 da Alessandro Volta. Egli realizzò questo dispositivo impilando (da cui il nome «pila») molte coppie di dischi di zinco e di rame, separate l’una dall’altra da un panno imbevuto di un conduttore elettrolitico,...

Per osservare il fenomeno della scarica elettrica in un gas, lo si racchiude in un tubo trasparente, alle cui estremità sono fissati due elettrodi metallici. Essi sono collegati a un circuito esterno costituito da un generatore G e da una resistenza...

I vecchi televisori e schermi per i computer utilizzano un tubo a raggi catodici (o tubo catodico), che è un’ampolla di vetro a forma di imbuto, all’interno della quale è stato fatto il vuoto. Nella parte più stretta del tubo è posto il...

Un ago magnetico è una piccola calamita che può ruotare attorno al suo centro. Si osserva che l’ago ruota fino a disporsi nella direzione Nord-Sud. L’estremo dell’ago magnetico che punta verso Nord si chiama polo nord dell’ago, l’altro...

Spargendo della limatura di ferro su un cartoncino, otteniamo la forma delle linee del campo magnetico prodotto da un filo rettilineo. In un piano perpendicolare al filo percorso dalla corrente le linee del campo magnetico sono circonferenze...

Il valore della permeabilità magnetica del vuoto μ0 non è misurato con un esperimento, ma è stato scelto convenzionalmente per definire in modo operativo l’unità di misura dell’intensità di corrente elettrica, cioè l’ampere. Come è...

Dalla definizione precedente si può ricavare l’unità di misura di B:  La formula (3) mostra infatti che l’unità di misura del campo magnetico è il newton fratto ampere fratto metro (N/(A ⋅m)). Nel Sistema Internazionale questa unità...

In un punto a distanza d da un filo rettilineo, molto lungo rispetto a d, in cui circola una corrente i (figura 9), il valore del campo magnetico è dato dalla formula  Il campo magnetico generato da un filo rettilineo in un punto è quindi...

Una bobina il cui filo è avvolto a elica come nella figura 13 è detta solenoide. Questo sistema fisico può essere schematizzato come se fosse formato da un grande numero di spire circolari tutte uguali, impilate l’una sull’altra con un...

Il movimento continua fino a quando il piano della spira diventa perpendicolare al campo magnetico. In questa posizione le due forze sono sulla stessa retta e tendono a deformare la spira, senza farla ruotare. Tuttavia, la spira non si ferma di...

Nell’amperometro deve fluire la stessa corrente che si vuole misurare. Quindi: un amperometro deve essere inserito in serie nel circuito dove passa la corrente che si vuole misurare. Come è mostrato nella figura 19, bisogna interrompere il...

Una carica puntiforme q che si muove con velocità \( { {\vec{{ v}}}} \) in un campo magnetico \( { {\vec{{ B}}}} \) risente di una forza \( {{ {\vec{{ F}}}}}_{{ q}} \) che è data dalla formula   \( {{ {\vec{{ F}}}}}_{{ q}} \) è detta forza...

Consideriamo, come nella figura 2, una carica puntiforme q positiva che si muove in un campo magnetico uniforme \( \vec{B} \) con una velocità \( \vec{v} \) perpendicolare alle linee del campo. Si dimostra che sotto le condizioni dette, la carica...

Se si vuole calcolare il flusso del campo magnetico attraverso una superficie S qualunque, bisogna suddividere S in n parti \( {\Delta}{\vec{{S}}}_{{i}} \) (i = 1, …, n) così piccole da soddisfare le condizioni della definizione (superficie piana e...

Una corrente si dice concatenata al cammino \( ℒ \) se attraversa una superficie che ha come contorno la linea \( ℒ \). Nella figura 4, la corrente è concatenata al cammino \( {ℒ}_{1} \), ma non ai cammini \( {ℒ}_{2} \) e \( {ℒ}_{3} \). Per...

  Sostanze ferromagnetiche. Possiedono correnti elettriche elementari piuttosto intense (che subiscono fortemente l’effetto di \( {\vec{B}}_{0} \) e generano un campo \( {\vec{{B}}}_{{m}} \) intenso). \( {\vec{B}}_{0} \) e \(...

Gli esperimenti mostrano che la corrente indotta dipende da tre grandezze: la rapidità di variazione del campo magnetico esterno, l’area del circuito indotto e la sua orientazione. Per esempio, tra i tanti casi possibili, si verifica che la corrente...

Il fenomeno dell’induzione elettromagnetica è descritto in modo generale dalla legge di Faraday-Neumann, che collega la forza elettromotrice fem indotta in un circuito alla variazione del flusso \( \mathrm{\Phi}\left({\vec{{B}}}\right) \) di campo...

Una lamina di rame, che è un materiale diamagnetico, non risente in modo apprezzabile della presenza di un campo magnetico. Però, se si tenta di estrarre rapidamente tale lamina da un campo magnetico piuttosto intenso, si avverte una forte...