Appunti di fisica sull'elettricità

tramite: O2O
Difficoltà: difficile
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Introduzione

L'elettricità e l' energia elettrica sono argomenti che vengono trattati nelle scuole durante le ore di fisica, ma spesso agli studenti questa materia non è del tutto chiara, perché ricevono troppe informazioni e in poco tempo. Per fare chiarezza e capire basta però prendere appunti sul quaderno di fisica su quali leggi o regole stanno alla base dell'elettrostatica quindi di fisica sull'elettricità.

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l'elettricità dal punto di vista elettrostatico

Non è possibile parlare di elettrostatica insieme all'elettromagnetismo, per cui in questi appunti affronteremo prima, l'elettricità dal punto di vista elettrostatico. L'elettrologia è quella parte della fisica, che raggruppa sia l'elettrostatica che l'elettromagnetismo, e che ha come soggetto dei suoi studi l'elettricità, e quindi in generale l'interazione e il comportamento degli elettroni nei vari casi.
Nell'elettrostatica si fa sempre riferimento alla cariche elettrica e in particolar modo anche della carica di prova, così piccola da essere trascurata, la carica di prova è pur sempre importatane nella fase dell'osservazione durante di esperimenti.

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La carica elettrica

La carica elettrica è una proprietà degli atomi, è una grandezza scalare e possiede il segno meno se la carica è negativa, il segno meno se è una carica positiva, gli atomi tendono ad acquistare elettroni, così possiamo dire che gli atomi in questa colonna sono atomi con una carica elettrica positiva, la cosa inversa avviane per gli atomi del gruppo uno, che posseggono un elettrone nell'ultimo orbitale e posseggono una carica negativa. Esistono tre modo di per caricare elettricamente un oggetto, per strofinio, per contatto e per induzione. L'esempio per strofinio è quello della biro di plastica che si strofina lungo un panno di lana, così facendo si strappano gli elettroni, si rompe lo stato di equilibrio elettrostatico e così la penna si carica positivamente e sarà in grado di attratte un corpo con una carica negativa e di respingere corpi con la stessa carica, quindi positiva.

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Coulomb

Nel sistema SI l'unità di misura della carica elettrica viene espressa con il Coulomb (viene chiamata così per il nome del fisico che sperimento e scrisse la "formula di Coulomb" per riuscire a capire quanto poteva valete una carica elettrica di un elettrone). 1C (Coulomb) equivale a 6,24x10 ^18. Coulomb utilizzò per il suo esperimento la bilancia a torsione e la formula finale che esprime il suo esperimento viene espressa con F=k (QxQ) /r^2 (dove con "r" si intende la distanza). Il campo radiale a sua volta può essere generato o da una carica elettrica puntiforme oppure da una superficie sferica, ovviamente questa superficie sarà chiusa e carica (elettricamente).
Il campo elettrico tra due cariche (indipendentemente dal loro segno) è uguale a E=F/q (dove q è la carica di prova).

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Il flusso di una campo vettoriale

Il flusso di una campo vettoriale, in un campo uniforme è uguale a Φ= ExSxcosα (dove S è la sezione o superficie e cos sta per il coseno dell'angolo che si viene a formale tra la normale alla superficie e il vettore della carica). Il flusso in un campo radiale viene descritto dal teorema di Gauss. L'elettromagnetismo è una parte della fisica che studia le onde e l'elettricità, Maxwell tramite le sue quattro equazioni riesce ad unificare il campo elettrico con quello magnetico e quindi la loro relazione con la materia. Maxwell ha un concezione del onde elettromagnetiche come una sorta di oscillazione (come la corrente alternata) del campo elettro-magnetico. Tramite la concezione di Maxwell si è giunti alla doppia concezione della natura della luce, la natura corpuscolare e quella ondulatoria. La sua intuizione consisteva nella velocità della onde elettromagnetiche, che appunto viaggiavano quasi alla stessa velocità della luce.

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Conduzione nei metalli

Gli atomi di metallo nei cristalli di cristallo tendono a perdere uno dei loro elettroni esterni. Questi elettroni liberi vagano casualmente all'interno del cristallo. Se un p. D. Viene applicato attraverso il metallo, gli elettroni sfocano nella direzione del contatto positivo. Poiché la direzione del campo elettrostatico è da positivo a negativo, la direzione è contro il campo.
La velocità di deriva, come si chiama, è dell'ordine di 10-3 ms-1. Quando gli elettroni passano attraverso il reticolo cristallino, si scontrano con gli ioni metallici. Ogni collisione impartisce energia cinetica da un elettrone ad uno ione. Gli ioni guadagnano così l'energia vibrazionale e, di conseguenza, aumenta la temperatura. Questo fenomeno è chiamato riscaldamento ohmico.
La differenza di potenziale produce una corrente costante attraverso il metallo. Nel loro viaggio gli elettroni guadagnano e perdono KE. La quantità totale di energia per m3 è una misura della resistività del particolare metallo. Le espressioni per la corrente I attraverso un conduttore e la densità di corrente J possono essere formate usando il concetto di velocità di deriva V.

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