Un oggetto di plastica, gomma o vetro si carica per strofinìo. Invece, se strofiniamo con un panno un oggetto di metallo, non sempre riusciamo a elettrizzarlo. Prima prendiamo in mano un cucchiaio di metallo e lo strofiniamo con un panno di lana....

L’elettroscopio (figura 5) è uno strumento che serve per sapere se un oggetto è carico. È formato da un’asta metallica verticale, con in alto una sferetta conduttrice e in basso due foglie conduttrici molto sottili. Il tutto è contenuto in un...

Consideriamo due corpi puntiformi e indichiamo con Q1 e con Q2 le cariche elettriche che si trovano su di essi. La forza elettrica che si esercita tra di esse è descritta dalla legge di Coulomb, secondo cui il valore della forza elettrica tra due...

Charles Coulomb determinò le caratteristiche della forza elettrica nel 1784, servendosi di una bilancia a torsione (figura 9). Questo strumento permette di misurare la forza che si esercita tra due sferette cariche: la sfera B è sostenuta da un...

In un mezzo materiale isolante (per esempio, nell’acqua o dentro il vetro), a parità di cariche e di distanza misuriamo una forza di Coulomb minore della forza F0 che agisce nel vuoto. Gli esperimenti mostrano che il rapporto \[...

  Se avviciniamo una bacchetta elettrizzata a una pallina di metallo scarica, appesa a un filo isolante (figura 11), osserviamo che la bacchetta attrae la pallina. Come fa un corpo carico ad attrarne uno scarico? La ragione sta nella...

La forza che si esercita tra due corpi carichi è una forza a distanza, come quella gravitazionale che si esercita tra due masse. In entrambi i casi, non è chiaro come sia possibile che un corpo che si trova in un punto A possa avvertire un effetto...

Il campo elettrico più semplice è quello generato da una singola carica puntiforme Q. Per la legge di Coulomb, il valore della forza elettrica tra questa carica Q e la carica di prova q+, quando si trovano nel vuoto a distanza r, è \[...

Mettendo dei pezzettini di filo da cucito in un bagno d’olio, possiamo visualizzare il campo elettrico: i fili si dispongono a raggiera intorno a una carica positiva Q che crea il campo elettrico. Questo accade perché la carica polarizza i...

Nel capitolo «I fluidi» si introduce la portata \( \overline{q} \) di un fluido attraverso una superficie. La portata è definita come il rapporto tra il volume \( \mathrm{\Delta}{\mathcal{V}} \) di fluido che attraversa la superficie in un tempo Δt...

La definizione (8) contiene il vettore velocità \( \vec{v} \), ma può essere scritta per un campo vettoriale qualunque, per esempio il campo elettrico. In questo caso data una superficie piana dal vettore \( \vec{S} \) e un campo elettrico...

Nel paragrafo 7 del capitolo «L’energia meccanica», l’energia potenziale U associata a una forza conservativa \( { {\vec{{ F}}}} \) è definita con una procedura che comporta due passi: Se un sistema di corpi passa dalla configurazione A alla...

Consideriamo un sistema fisico costituito da N cariche elettriche Q1, Q2, …, QN. Se vogliamo studiare il loro effetto complessivo in un punto A dello spazio (figura 18), dobbiamo mettere in quel punto una carica di prova q, che non appartiene...

Come il campo elettrico può essere rappresentato graficamente dalle linee di campo, il potenziale elettrico è rappresentato dalle superfici equipotenziali. Si chiama superficie equipotenziale il luogo dei punti dello spazio in cui il potenziale...

Se conosciamo il campo elettrico \( \vec{{E}} \) (e quindi la forza \( \vec{{F}}={{q}}\vec{{E}} \) che agisce su una carica di prova q) possiamo calcolare il potenziale elettrico in una certa zona di spazio. Vogliamo ora mostrare che è possibile...

Come è spiegato nel paragrafo 4, l’idea del flusso di un campo vettoriale attraverso una superficie nacque all’interno dello studio della fluidodinamica, dove il flusso del vettore velocità corrisponde alla portata di un fluido attraverso la...

Questo capitolo è dedicato allo studio delle proprietà elettriche dei corpi conduttori carichi in equilibrio elettrostatico. Si chiama equilibrio elettrostatico la condizione in cui tutte le cariche presenti sui conduttori che costituiscono il...

Esaminiamo ora le proprietà del campo elettrico e del potenziale elettrico sulla superficie di un conduttore carico in equilibrio elettrostatico e all’interno di esso.

Ciò che abbiamo appreso nei paragrafi precedenti ci permette di precisare qual è, in linea di principio, lo scopo che ci poniamo nello studiare l’elettrostatica. Supponiamo di avere n conduttori di cui conosciamo la forma e la posizione nello...

Consideriamo un conduttore isolato, cioè un corpo conduttore lontano da ogni altro corpo elettrizzato. Se, all’inizio, il conduttore è scarico, possiamo attribuire a esso un valore del potenziale elettrico pari a zero. Se ora elettrizziamo il...

Un condensatore piano è formato da due lastre metalliche parallele, chiamate armature, poste a una distanza piuttosto piccola rispetto alla loro estensione. Se carichiamo una di esse con una carica positiva Q e mettiamo l’altra a terra, sulla...

Le proprietà matematiche fondamentali del campo elettrico sono riassunte in due equazioni \[ {{\Phi}}_{{\Omega}}\left({\vec{{E}}}\right)=\frac{{{Q}}_{{tot}}}{{\varepsilon}} \] e \[ {{\Gamma}}_{\mathcal{L}}\left({\vec{{E}}}\right)={0} \] vedremo...

Nel filamento di tungsteno di una lampadina accesa si muovono delle cariche elettriche (figura 1). Si chiama corrente elettrica un moto ordinato di cariche elettriche. In un filo metallico le cariche elettriche in movimento sono elettroni negativi,...

In una conduttura, la differenza di livello genera una corrente di liquido. Questa corrente, man mano che fluisce, tende ad annullare il dislivello. Quando il liquido si trova allo stesso livello, la corrente non fluisce più. Per mantenere la...

Facciamo un esperimento per capire come varia l’intensità di corrente in un conduttore quando cambiamo la differenza di potenziale ai suoi capi. Possiamo pensare, per esempio, di avere a disposizione molte pile di tipo diverso. Durante...

Consideriamo ora un circuito formato da un generatore di tensione collegato a una rete di resistori. In questo caso: si chiama resistenza equivalente della rete di resistori quella di un singolo resistore che,...

Un circuito con più di un generatore, o in cui la disposizione dei resistori sia particolarmente complessa, non può essere risolto con il metodo dei resistori in serie e in parallelo visto nel paragrafo precedente. Un metodo alternativo consiste nel...

Un ferro da stiro e un asciugacapelli contengono un resistore che si scalda quando è percorso da una corrente elettrica. Nel ferro da stiro il calore riscalda la piastra. Nell’asciugacapelli il calore riscalda l’aria.    ...

All’interno di un generatore di tensione vi sono forze capaci di spingere le cariche contro il campo elettrico: le cariche positive verso il polo «+» e gli elettroni verso il polo «−». In questo modo si mantiene ai capi del generatore la...

In un filo di metallo, gli atomi sono impacchettati in una struttura regolare, detta reticolo cristallino, che è costituita da ioni positivi (cioè atomi a cui sono stati tolti uno o più elettroni). Gli elettroni «sfuggiti» agli atomi del metallo,...

Un filo metallico è caratterizzato da una lunghezza l e da un’area trasversale A. Oltre alla sua prima legge, che permette di introdurre la resistenza R di un conduttore metallico, Ohm scoprì una seconda legge sperimentale: la resistenza di un...

La figura 4 mostra l’andamento sperimentale della resistività in funzione della temperatura per molti metalli, come il rame, l’argento e l’oro. Come si vede, in generale, nei metalli la resistività aumenta al crescere della temperatura....

In condizioni normali gli elettroni liberi non escono dai metalli. All’interno del metallo, un elettrone è circondato da ogni parte dagli ioni del reticolo e la risultante delle loro forze di attrazione su di esso è nulla. Vicino alla...

All’inizio dell’Ottocento Alessandro Volta scoprì un importante fenomeno, nel quale tra due metalli posti a contatto si stabilisce una differenza di potenziale. In termini moderni, la sua scoperta (detta effetto Volta) si può esprimere dicendo...

Studiando il passaggio della corrente elettrica nei liquidi, lo scienziato inglese Michael Faraday (1791-1867) osservò che l’acqua pura è praticamente isolante, mentre diventa conduttrice se si scioglie in essa una piccola quantità di sale (per...

Una corrente elettrica continua che attraversa una soluzione elettrolitica determina in essa svariati fenomeni. Se, per esempio, si fa passare corrente elettrica in acqua, in cui è stato aggiunto un acido opportuno, si osserva lo sviluppo di numerose...

L’esperienza mostra che per produrre mediante l’elettrolisi 20 g di alluminio (sufficienti per una lattina da bibite) è necessario far circolare una corrente elettrica di 1 A per 59 ore. È possibile calcolare come produrre per via...

Mediante l’elettrolisi si può trasformare il sale da cucina fuso in sodio metallico e cloro gassoso grazie al generatore di corrente che fornisce energia e «costringe» gli ioni Na+ a prendere elettroni dal catodo e gli ioni Cl− a cederli...

A differenza di quanto accade in un conduttore metallico e in una soluzione elettrolitica, in un gas (ben protetto da influenze esterne) non vi sono portatori di carica. Quindi: per sua natura un gas è un isolante perfetto. Però il gas diventa...

Quando nel tubo a scarica la pressione del gas è dell’ordine di 10−1 Pa o 10−2 Pa (cioè da un milione a dieci milioni di volte minore della pressione atmosferica), sulla parete di fronte al catodo (l’elettrodo negativo) compare una piccola...

Nell’antica Grecia, già ai tempi di Talete (VI secolo a.C.) era noto che un minerale di ferro, la magnetite, ha la proprietà di attirare oggetti di ferro. La magnetite è un magnete naturale. In condizioni normali una sbarretta di acciaio non...

Nel 1820 il fisico danese Hans Christian Oersted scoprì un legame inaspettato tra fenomeni elettrici e fenomeni magnetici. Egli dispose un filo elettrico, collegato a una batteria, nella direzione nord-sud, sopra un ago magnetico. Quando...

Le esperienze di Oersted e di Faraday mostrano che esiste una relazione tra corrente elettrica e campo magnetico, perché una corrente elettrica genera un campo magnetico, subisce una forza magnetica. Ci si può aspettare, allora, che esista una...

Usando un ago magnetico, sappiamo come determinare la direzione e il verso del campo magnetico \( { {\vec{{ B}}}} \). Rimane ora da definire il suo valore. A questo scopo utilizziamo un pezzetto di filo elettrico rettilineo. La sua lunghezza è l e...

Se conosciamo il campo magnetico, siamo in grado di calcolare la forza F che agisce su un pezzo di filo lungo l percorso da una corrente i. Quando il filo è perpendicolare alle linee del campo, subisce una forza di modulo \[ F=Bil. \] Come è...

Conoscendo la forza magnetica che agisce su un filo percorso da corrente, siamo in grado di capire perché due fili rettilinei e paralleli si attraggono quando sono attraversati da correnti che circolano nello stesso verso e si respingono quando le...

Consideriamo una spira circolare (cioè un filo conduttore a cui è stata data una forma circolare) percorsa da corrente. Il campo magnetico generato dalla spira può essere calcolato, in linea di principio, suddividendo la spira stessa in un numero...

Un lettore di DVD contiene un motore elettrico che fa ruotare il DVD posto all’interno. Un motore elettrico è un dispositivo che trasforma energia elettrica in energia meccanica. Esaminiamo un semplice modello di motore elettrico a...

Lo stesso momento della forza che fa girare il motore elettrico permette anche di misurare le correnti e le differenze di potenziale. Lo strumento che misura l’intensità della corrente elettrica si chiama amperometro. L’amperometro analogico è...

Come mai un filo percorso da corrente genera un campo magnetico e risente dell’effetto di un campo magnetico esterno? Possiamo sostituire il filo percorso da corrente con un fascio catodico ed effettuare un esperimento. Si osserva che il...