Legge di Coulomb
Campo elettrico
(dal greco, elektron =ambra)
La rigidità elettrica dell’aria vale 3 *106 V/m.
E’ il campo elettrico massimo al di sotto del quale non si ha la scarica elettrica.
Al di sopra di questo valore di campo si ha la scarica, cioè la rottura del dielettrico.
Nikola Tesla ( (Smiljan, 10 luglio 1856 – New York, 7 gennaio 1943)
Elettricità a San Marino: 25 luglio 2017. Differenze di potenziale di miliardi di Volt fra nuvola e nuvola o fra nuvola e terra. ( 3 milioni di Volt per ogni metro, qui i lampi sono lunghi migliaia di metri.
- Carica elettrica
E’una proprietà della materia che genera la seconda forza presente nell’universo (la forza elettromagnetica).
Le particelle atomiche possiedono cariche, convenzionalmente,
il protone + e l’elettrone–.
Se la materia perde o acquista elettroni , si dice che si carica, per cui fra due corpi elettrizzati, si manifesta una forza attrattiva o repulsiva, detta Forza di Coulomb.
Strofinando con la lana il vetro, questo perde elettroni e si carica positivamente.
Strofinando con la lana l’ambra e le resine in genere, queste acquistano elettroni e si caricano negativamente.
Quantizzazione della carica: le cariche presenti in natura, o prodotte, sono multipli interi di una quantità minima, indivisibile, (quanto di carica) che in valore assoluto è la carica dell’ elettrone:
e = – 1,602 * 10-19 C.
Nel 1905 Millikan dimostrò che la carica elettrica è sempre un multiplo intero di una quantità elementare pari 1,602 * 10^-19 Coulomb, carica che si dimostrò appartenere sia al protone che all’elettrone.
Nota la carica dell’elettrone ed il rapporto e/m fu quindi possibile ricavare il valore assoluto della massa dell’elettrone.
Il fatto che un atomo neutro contenesse al suo interno particelle negative di massa trascurabile rispetto a quella dell’intero atomo, richiedeva naturalmente la presenza di una controparte positiva alla quale associare la maggior parte delle sua massa.
Legge di conservazione della carica: la somma algebrica delle cariche elettriche di un sistema isolato si mantiene costante,
qualunque siano i fenomeni che in esso hanno luogo.
1 mole contiene il numero di Avogadro di particelle = 6,022 * 10^23 elettroni/mol;
q = e- = 1,602 *10^-19 C; carica dell’elettrone;
q trasferita = (3,80 * 10^-15 mol) * 6,022 *10^23 * 1,602 * 10^-19 = 3,67 * 10^-10 C;
λ = q / L; densità lineare della bacchetta;
L = q / λ;
λ = 2,04 * 10^-9 C/m;
L = 3,67 * 10^-10 / (2,04 * 10^-9) = 0,18 m = 18 cm.
σ = q / Area; densità superficiale di carica;
σ = 2,29 * 10^-9 C/m^2;
Area = q / σ = 3,67 * 10^-10 /(2,29 * 10^-9) ;
Area = 0,16 m^2 = 1600 cm^2;
lato del panno di seta = radice quadrata(1600);
lato = 40 cm.
La molecola dell’acqua è formata da 2 atomi di idrogeno e 1 atomo di ossigeno
L’angolo di legame della molecola d’acqua, 104,5° e la differenza di elettronegatività tra H ed O conferisce una forte caratteristica ionica al legame OH che comporta a sua volta un momento di dipolo elevato. La molecola d’acqua è una molecola fortemente polare.
Le molecole dell’acqua vengono attratte da un bacchetta elettrizzata. Se la bacchetta è negativa la molecola dipolare si dispone con la parte positiva verso la bacchetta e il flusso d’acqua si avvicina alla bacchetta. Succede anche con una bacchetta di vetro positiva. I dipoli si dispongono con la parte negativa verso la bacchetta e il flusso viene attratto.
Modelli atomici
Modello Thomson (1904) (modello a panettone);
Modelli atomici
Esperimento di Rutherford (1911): particelle alfa (positive) contro una sottilissima lamina d’oro.
Quando le particelle alfa (positive) sparate contro la lamina d’oro, si avvicinavano al nucleo centrale (positivo) venivano respinte all’indietro dal forte campo elettrico generato dai protoni (positivi).
Di qui si capì che c’era una zona centrale molto piccola che costituiva il nucleo di protoni.
Molto più tardi si scoprirono i neutroni, (James Chadwick nel 1932).
Macchina di Van de Graaff.
2)Legge di Coulomb:Due corpi puntiformi elettricamente carichi interagiscono con una forza F attrattiva o repulsiva che è direttamente proporzionale al prodotto delle cariche, inversamente proporzionale al quadrato della distanza r fra le cariche. La costante di proporzionalità K dipende da mezzo interposto (detto dielettrico, cioè isolante).
Per il vuoto Ko = 9 * 109 N m2 / C2, e viene espressa come Ko = 1/(4peo )
dove eo= 8,85 *10-12 C2/Nm2 , è detta costante dielettrica del vuoto.
In formula:
F = Ko Q q / r2
Per la legge di Coulomb le cariche si attraggono o si respingono, cariche dello stesso segno si respingono, cariche di segno opposto si attraggono reciprocamente.