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Sistemi di conduttori e campo elettrostatico

1) Campo elettrico interno ad un conduttore e potenziale :

In elettrostatica il campo elettrico interno ad un conduttore deve essere nullo altrimenti le cariche si muoverebbero, il potenziale del resto essendo legato al campo dalla E= - grad V non può che essere costante.

 

2) Campo elettrostatico in prossimità di un conduttore :

Sfruttando la conservatività di E applicata ad un circuito chiuso si trova che la componente tangente di E si conserva, per cui se il campo E interno al conduttore deve essere 0, lo sarà anche la componente tangente di E esternamente al conduttore pertanto E risulta essere ortogonale alla superficie del conduttore.

 

3) Lavoro di estrazione :

Si tratta del lavoro necessario per portare una carica di prova da una posizione interna ad una posizione esterna ma prossima al conduttore.

 

4) Teorema di Coulomb :

In un punto prossimo ad un conduttore il campo elettrico ha modulo pari a   ed è diretto secondo la normale uscente se s > 0  e secondo la normale entrante se s < 0 . Il teorema si ottiene applicando Gauss ad un cilindretto posto sulla superficie di separazione tra un conduttore ed il vuoto.

 

5) Descrivere il fenomeno della induzione completa :

Il campo elettrico interno ad un conduttore è 0, quindi per Gauss il flusso deve esser 0 quindi le cariche interne ad una linea chiusa debbono essere globalmente 0 ma se il conduttore è cavo e nella cavità c´è una carica, allora per mantenere la neutralità interna il conduttore dovrà esibire alla cavità la carica opposta.

 

6) Potere delle punte :

La densità di carica è maggiore laddove il raggio di curvatura è più piccolo, in virtù del teorema di Coulomb questo accade anche per il campo elettrico.

 

7) Capacità di un conduttore ed unità di misura :

È il rapporto tra la carica che viene fornita al conduttore e la differenza di potenziale che conseguentemente esso viene ad assumere. Si misura in Farad.

 

8) Relazioni tra tensioni, capacità e coefficienti di potenziale nel caso di 2 conduttori :

                essendo p21 il coefficiente di cui si innalza il potenziale della sfera 2 per effetto di un aumento della carica sulla sfera 1.

 

9) Condensatore elettrostatico e sua capacità :

Un condensatore elettrostatico è un sistema costituito da due piastre metalliche affacciate in modo che su di esse si verifichi la induzione completa .

 

10) Capacità del condensatore sferico, cilindrico e piano :

                                Si ottiene la AV come integrale di linea del campo tra R1  ed R2 .

                          Il campo si ottiene applicando Gauss e la AV tramite l´integrale di linea tra R1 ed R2 .

                                    Si ottiene applicando il teorema di Coulomb

 

11) Energia elettrostatica di una distribuzione continua di carica :

L´energia elettrostatica è il potenziale ad unità di carica quindi

 

12) Energia elettrostatica di un condensatore carico :

 

13) Densità di energia elettrostatica :

         da essa si ottiene l´energia elettrostatica integrando su tutto lo spazio

 

14) Equazione di Poisson :

        si ottiene combinando la con la

 

15) Problema generale della elettrostatica :

Si intende il problema della determinazione del potenziale risolvendo la  imponendo determinate condizioni al contorno.

 

16) Problema di Dirichlet :

Sono noti i potenziali sulle superfici dei conduttori ed il potenziale all´infinito = 0 , inoltre non ci sono cariche localizzate, l´equazione   si riduce alla  da cui determinare i potenziali nello spazio circostante i conduttori.

 

17) Equazione di Laplace :