elettrostatica è l'area della Fisica che comprende lo studio delle cariche elettriche a riposo. voi fenomenielettrostatico studiati da questa area di conoscenza sorgono a seguito del forzanelattrazione e repulsione che le cariche elettriche esercitano l'una sull'altra. In questo testo parleremo di alcune delle principali proprietà dell'Elettrostatica, come la carica elettrico, elettrificazione, forza elettrica, potenziale elettrico, campo elettrico ed energia potenziale elettrico.
carica elettrica
IL carica elettrica è proprietàintrinseco (proprio) delle particelle fondamentali della materia, come i protoni e gli elettroni, nonché la pasta. I corpi elettricamente neutri hanno la stessa quantità di cariche elettriche positivo e negativo. L'unità di carica elettrica in Sistema internazionale di unità è il Coulomb (Ç).
Inoltre, la carica elettrica è una grandezza fisica quantizzato, cioè ha un valoreMinimo, così che noè possibile trova corpi elettrificati con un modulo di carica elettrica inferiore a questo valore, chiamato carico fondamentale, solitamente indicato con la lettera e.
I protoni e gli elettroni hanno esattamente questo valore di carica elettrica, circa 1,6.10-19 Ç. Pertanto, quando un corpo è caricato elettricamente, la sua carica è a multiplototale dà caricarefondamentale, poiché l'elettrificazione avviene dal addizione o rimozione nel elettroni, dal momento che protoni sono collegati all'interno del coreatomico.
Sottotitolo:
Q – Modulo di carica elettrica (C – Coulomb)
no – Numero di elettroni mancanti o in eccesso
e – Carico fondamentale (1.6.10-19 )
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Mappa mentale: elettrostatica
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Elettrificazione
Elettrificazione è ogni processo in grado di generare un differenza inserisci il numero di carichipositivo e negativo di un corpo. Quando un corpo ha lo stesso numero di cariche positive e negative, diciamo che è neutro; se questi numeri sono diversi, diciamo che lo è elettrificato.
Ci sono fondamentalmente tre processi di elettrificazione: a elettrificazione per contatto, perattrito e per induzione:
IL elettrificazionepercontatto coinvolge due corpi conduttori, e almeno uno di loro deve essere elettricamentecaricato. Quando i due corpi entrano in contatto, le loro cariche elettriche si dividono fino a quando i due sono sotto lo stesso potenziale elettrico. Al termine del processo, gli organi presenti lo stesso segno di carichi.
IL elettrificazione ad attrito comporta la fornitura di energia a due corpi attraverso il attrito fra loro. Durante attrito (attrito), alcuni elettroni vengono strappati da uno dei corpi e poi catturati dall'altro corpo. Pertanto, è necessario verificare l'affinità di questi due corpi in questo tipo di elettrificazione consultando il serie triboelettrica.
IL elettrificazioneperinduzione si verifica da approssimazioneparente tra un corpo elettricamente carico, chiamato a induttore, e un corpo conduttore, chiamato il indotto. La presenza dell'induttore genera a separazione delle cariche nel corpo indotto, chiamata di polarizzazione. Da questa separazione, l'armatura viene collegata a terra, facendo fluire le sue cariche attraverso un filo di terra.
Tutti i processi di elettrificazione avvengono in conformità con il I principinelconservazionedàcaricareelettrico e del energia, cioè prima e dopo l'elettrificazione, il numero di cariche e la quantità di energia tra le cariche deve essere lo stesso.
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forza elettrica
Due corpi caricati elettricamente possono esercitare attrazione o repulsione reciproca in base al loro segnale di carica. Corpi con cariche elettriche di segni di uguale si respingono e i corpi le cui cariche elettriche hanno segni oppostiattrarsi l'un l'altro.
La legge che ci permette di calcolare il modulo della forza elettrica esercitata tra due cariche è la legge di Coulomb, presentata dalla seguente espressione:
Sottotitolo:
F – Forza elettrica (N - Newton)
K0 – Costante del vuoto elettrostatico (k0 = 9.0,109 Nm²/C²)
che cosa1,che cosa2 – Cariche elettriche 1 e 2 (C – Coulomb)
d – Distanza tra i carichi 1 e 2 (m)
Campo elettrico
oh campo elettrico è una grandezza fisica vettore attribuito a carichi elettrici. Ogni carica elettrica influenza lo spazio circostante a causa del suo campo elettrico. Possiamo quindi intendere il campo elettrico come l'influenza che le cariche elettriche esercitano sull'ambiente circostante. L'unità di campo elettrico nel Sistema Internazionale di Unità è la NewtonperCoulomb (N/C) o il Volt per metro (V/m), poiché entrambi sono unità equivalenti.
Vedi un esempio:
Una data posizione nello spazio ha un campo elettrico di 12.0 N/C generato da una carica elettrica. Quando una carica elettrica di 1.0C posto in questa posizione subirà l'azione di una forza elettrica di modulo pari a 12,0 n. Se questa carica fosse 2.0C, subirebbe una forza elettrica di 24,0 N.
Il campo elettrico generato da una carica elettrica Q1 può essere calcolato utilizzando la seguente espressione:
Nell'espressione sopra, la variabile d è la distanza dal punto in cui si vuole misurare l'intensità del campo elettrico alla posizione della carica elettrica.
Potenziale elettrico
oh potenziale elettrico è una grandezza fisica scalata completamente rappresentato dal suo modulo e misura in Volt (V) in Sistema iointernazionalenel tucravatte. Questa grandezza misura il l'ammontarenelenergia fornito da un campo elettrico per ciascuno Coulomb di carico.
Quando una particella si trova in una regione dello spazio soggetta a un potenziale elettrico di 100.0V, avrà memorizzato 100.0 J con esso (joule) di energia per ogni 1,0 C di carica elettrica che presenta. Se il tuo carico proviene da 2.0C, avrà un'energia di 200.0 J, Di conseguenza.
oh potenzialeelettrico generato da una carica elettrica del modulo Q1 può essere calcolato utilizzando la seguente espressione:
energia potenziale elettrica
quando Dueo più le cariche elettriche sono fissate a distanza d tra di loro immagazzinano una forma di energia chiamata energia potenziale elettrica. Se una di queste cariche viene rilasciata, questa energia si trasformerà in energiacinetica, per esempio. Questa energia è misurata in joule nel Sistema internazionale di unità.
Possiamo calcolare l'energia potenziale elettrica tra le cariche usando la seguente espressione:
Formule di elettrostatica
Controlla qui le principali formule utilizzate nello studio dell'Elettrostatica.
→ Formula di carica elettrica
Questa formula viene utilizzata per calcolare la quantità di carica elettrica in eccesso o mancante in un corpo. Può anche essere usato per calcolare il numero di elettroni mancanti o in eccesso.
→ Formula del campo elettrico
Viene utilizzato per determinare l'intensità di un campo elettrico prodotto da una carica elettrica puntiforme che cosa1ad una distanza d di questo carico:
→ Formula del potenziale elettrico
Il potenziale elettrico di una distribuzione puntiforme di cariche può essere calcolato utilizzando la seguente formula:
→ Formula della forza elettrica (legge di Coulomb)
La formula che può essere utilizzata per calcolare la forza esercitata da una carica elettrica che cosa1 esercita su una carica elettrica che cosa2, separato da una distanza d, è determinato dalla legge di Coulomb:
→ Formula dell'energia potenziale elettrica
Possiamo calcolare il modulo di energia potenziale elettrica tra due cariche che cosa1 e che cosa2, separati da una distanza d, attraverso la seguente formula:
Sommario
L'elettrostatica è l'area della Fisica che studia i fenomeni prodotti dalle cariche elettriche a riposo;
Ogni carica elettrica influenza lo spazio circostante attraverso una grandezza fisica vettoriale chiamata campo elettrico;
Il campo elettrico è una misura della forza elettrica esercitata su ciascuna unità di carica;
Le linee perpendicolari alle linee del campo elettrico definiscono l'entità del potenziale elettrico prodotto dalle cariche elettriche;
L'energia potenziale elettrica tra due cariche è una quantità scalare che viene data in Joule e misura la quantità di energia associata alla repulsione e all'attrazione reciproca tra cariche elettriche;
Il modulo della forza elettrica tra due cariche elettriche può essere determinato dalla legge di Coulomb.
Esercizio di elettrostatica risolto
Una carica elettrica di 2,0 µC fissa e di dimensioni trascurabili genera, a distanza di 0,5 m, un campo elettrico e un potenziale elettrico rispettivamente pari a:
Dati: K0 = 9.109 Nm²/C².
a) 72.10-3 N/C e 3.6.103 V
b) 12.104 N/C e 36.105 V
c) 72.103 N/C e 54.103 V
d) 72.102 N/C e 3.6.104 V
e) 7.2.103 N/C e 3.6.10-3 V
Modello: Lettera b
Risoluzione:
Campoelettrico e potenzialeelettrico sono proprietà inerenti a una singola carica elettrica nello spazio. Per calcolare il campoelettrico di questo carico, usiamo la seguente equazione:
Prendendo i dati forniti dalla dichiarazione di esercizio, dobbiamo:
Per calcolare il potenzialeelettrico prodotto da questo carico alla stessa distanza (0,5 m), utilizziamo la seguente equazione:
Prendendo i dati informati nella dichiarazione, abbiamo la seguente risoluzione:
Di Rafael Hellerbrock
Master in Fisica
Fonte: Scuola Brasile - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/principio-eletrostatica.htm