Università di Siena, DIISM, CdS in Ingegneria, Corso di fisica , slides lezione n.1, pag.1/13

In questa lezione:

Informazioni sul corso (orario, testi, materiale didattico,

finalità, contenuti, modalità d’esame…)

Forza elettrostatica e legge di Coulomb

Principio di sovrapposizione

Campi (aspetti “formali”)

Distribuzioni di carica

Campi generati da distribuzioni discrete e continue

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Orario di gestionale. Gli altri, per fisica 2, sono uguali.

Ora Lunedì Martedì Mercoledì Giovedì Venerdì

9 -10

R.Op

Al.Gen

A.Num An.Mat

Al.Gen M.Elem Al.Gen

10- 11

R.Op Al.Gen

A.Num An.Mat

Al.Gen PrStat

M.Elem Al.Gen

11-12

R.Op M.Elem

A.Num Clc prb

Fisica 2 PrStat Clc prb

R.Op An.Mat

12-13

R.Op M.Elem

A.Num Clc prb

Fisica 2 PrStat Clc prb

R.Op An.Mat

14-15

S.Din

S.Din

PrStat Clc prb

Fisica 2 Fisica 2

15-16

S.Din An.Mat

S.Din

PrStat Fisica 2 Fisica 2

16-17

S.Din An.Mat

PrStat

M.Elem S.Din

17-18

S.Din

M.Elem

S.Din

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Orario, programma sintetico, esami, iscrizione esame, sulle pagine

del DIISM

http://www.diism.unisi.it/it ==> didattica==>corsi di studio

informazioni “rapide”

http://www.diism.unisi.it/it/avvisi/bacheca-didattica

Altro materiale (precedenti testi d’esame dei corsi di arezzo)

https://sites.google.com/site/biancalanavalerio/home

http://www.unisi.it/fisica/dip/dida/homealtri.htm (fin quando resta

attivo)

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P.Mazzoldi, M.Nigro, C.Voci:

Elementi di Fisica - Elettromagnetismo

EdiSES

oppure

Focardi-Massa-Uguzzoni

Fisica Generale - elettromagnetismo

Ed.Ambrosiana

circa 30€

altri numerosi testi sono ugualmente adatti

Contenuti (e finalità):

introduzione elementare ad alcuni aspetti dell’elettricità, del

magnetismo, e dell’elettromagnetismo classico.

Propedeuticità e prerequisiti.

Fisica 1, Analisi 1. Geometria euclidea.

Questo corso è propedeutico (o costituisce prerequisito) per i corsi

di elettrotecnica, sistemi elettrici ed elettronici, elettronica, campi

elettromagnetici, antenne…

Modalità d’Esame: prove in itinere SOLO per autovalutazione.

Prova scritta (test rapido elementare seguito da alcuni esercizi

“seri”). Prova orale (colloquio su esercizi e/o argomenti “teorici”)

6 appelli/anno (+ altri riservati)

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Forza di Coulomb Charles Augustin de Coulomb (Angoulême 1736 – Parigi 1806)

FCoul=

Ricorda l’interazione gravitazionale

Fgrav=

In particolare, decresce come r−2, ed è centrale e quindi

conservativa.

Tuttavia le masse sono positive sempre e quindi Fgrav è attrattiva,

mentre le cariche possono avere segni vari e quindi FCoul può

essere attrattiva e repulsiva.

Differenza importante: la massa di un oggetto è assegnata, mentre

la carica può essere variata (incidendo in modo trascurabile sulla

massa).

La massa ha spesso una distribuzione assegnata (pensare al corpo

rigido), mentre la carica può spesso ridistribuirsi.

La massa che gioca nell’espressione di Fgrav (massa

gravitazionale), ad oggi risulta essere sempre proporzionale

all’inerzia (massa inerziale). Per la carica non è così!

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Fenomenologia e metodi per conferire carica elettrostatica.

Cosa intendiamo per elettrostatica…

Elettrizzazione per sfregamento

Conduttori e isolanti (primo cenno)

Elettrizzazione per induzione

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Forza elettrostatica (nel vuoto) e campo elettrostatico.

FCoul= k Qq/r2 ; FCoul= (k Qq/r

2)ur

Campo Coulombiano:

FCoul= qECoul=q×(kQ/r2)ur

ECoul=(kQ/r2)ur

Nota bene: questo è il campo prodotto da una carica puntiforme, e

r è la posizione rispetto a tale carica.

Se la di cariche ce ne sono molte e posizionate variamente nello

spazio, non possiamo valutare il campo applicando l’espressione

trovata sopra così come appare.

Per nostra grande fortuna, vale il

Principio di sovrapposizione

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Campo: a cosa ci serve? Quali informazioni

dobbiamo trarre dalla conoscenza di un campo?

Campo: cosa è da un punto di vista

“matematico”?

Cosa dobbiamo fornire per descrivere

compiutamente “come è fatto” un campo?

Campi e forze. Cosa è un campo centrale? Cosa è

un campo conservativo?

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Campo generato nel punto r da una carica Q

puntiforme posta non in O ma in un punto

generico R.

Campo di due cariche puntiformi q1 e q2 poste in

R1 e R2

Campo di N cariche puntiformi qi poste in

posizioni Ri

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Caso di distribuzioni continue.

In un volumetto dV è presente carica ρdV:

Si somma come per N cariche, ma ora la somma

si fa su infiniti volumetti infinitesimi: passiamo

da Σi a ∫dV :

E=

Questo si può fare anche componente per

componente:

Ex=

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Esempi vari, con cariche distribuite sia in modo

discreto che in modo continuo.

Quando possibile (quasi mai nella realtà, quasi

sempre negli esercizi che si possono proporre agli

esami) si possono utilizzare ragionamenti basati

sulla simmetria del problema.

Due cariche uguali: calcolare il campo

elettrostatico sull’asse e sul prolungamento del

segmento che le unisce.

a

x=+a, y=0 x=−a, y=0

x

y

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Idem, ma con due cariche di segno opposto

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Quattro cariche uguali Q ai vertici di un quadrato

di lato L: calcolare il campo lungo l’asse di un

lato, lungo la diagonale, lungo l’asse del

quadrato.

Disporre una carica Q’ al centro in modo che sia

nullo il campo al centro di un lato oppure in un

punto sull’asse del quadrato a distanza L dal

piano del quadrato