Cariche elettriche e legge di Coulomb
Questo capitolo introduce i concetti fondamentali dell'elettrostatica, spiegando il comportamento delle cariche elettriche e la legge che ne governa le interazioni. Si parte dalla distinzione tra cariche positive e negative, per poi analizzare i diversi metodi di elettrizzazione dei corpi e il fenomeno della polarizzazione. Infine, viene presentata la legge di Coulomb, che permette di calcolare quantitativamente la forza elettrica tra due cariche.
Definizione: Lo stato neutro di un atomo si ha quando il numero di protoni è uguale al numero di elettroni.
I materiali vengono classificati in isolanti e conduttori in base alla loro capacità di trattenere o cedere cariche elettriche.
Esempio: Il vetro e la plastica sono esempi di isolanti, mentre i metalli sono tipici conduttori.
Vengono poi illustrati i principali metodi di elettrizzazione:
- Per strofinio tra due isolanti
- Per contatto tra due conduttori
- Per induzione tra due conduttori
Highlight: L'elettroscopio è lo strumento utilizzato per valutare la carica elettrica di un corpo.
Il fenomeno della polarizzazione viene spiegato con l'esempio di una sfera di vetro vicino a una bacchetta carica:
Esempio: Gli elettroni della bacchetta attraggono i protoni della sfera di vetro, creando dipoli elettrici con il polo positivo rivolto verso la bacchetta.
Infine, viene introdotta la legge di Coulomb, che descrive quantitativamente la forza di attrazione o repulsione tra due cariche elettriche:
F = K₀ (q₁q₂) / r²
Dove:
- F è la forza elettrica
- K₀ è la costante di Coulomb (8,99 · 10⁹ N·m²/C²)
- q₁ e q₂ sono le cariche elettriche
- r è la distanza tra le cariche
Vocabulary: La costante dielettrica del vuoto (ε₀) è un parametro fondamentale nell'elettrostatica, con valore 8,854 · 10⁻¹² C²/(N·m²).
Questa legge permette di studiare le interazioni elettriche in termini vettoriali e di calcolarne l'intensità in funzione delle cariche e della loro distanza.
