Cariche elettriche
Forze e Campi

Cosa vediamo? Analisi dei fenomeni fondamentali di elettrizzazione: le bacchette

https://youtu.be/exYnsZ9Nt3g

• • Come definiamo un oggetto "elettrizzato"? Con quale meccanica si può produrre? Quali materiali? Vetro e plastica.

  • l'elettroscopio cos'è, ancor prima di spiegarne il funzionamento: oggetto in grado di stabilre se un corpo è elettrizzato semplicemente avvicinandolo (foglioline metalliche che si allontanano)

  • primo esp: due bacchette in vetro, una libera di ruotare, l'altra elettrizzata per strofinio
    cosa osserviamo? (attrazione)

  • secondo esp: bacchetta ambra elettrizzata (strofinata), vetro sospesa. Cosa osserviamo? e + o meno intensa?
    Ma allora ambra e vetro sono equivalenti dal punto di vista elettrico?

  • terzo esp: confrontiamo le due bacchette con elettroscopio. Tocchiamo il bulbo dell'elettroscopio con una bacchetta.
    Cosa fanno le foglioline rispetto a prima? (lo sperimentatore parla di "cessione di carica")
    la bacchetta di vetro viene avvicinata (distinguere tra avvicinare e toccare/mettere a contatto)
    cosa accade alle foglioline? Cosa ci dice questo senza usare concetto di elettroni? Che le due bacch si elettrizzano in modo diverso, che sio "compensa" tra loro. Diremo "opposto"
    NON usare concetto di elettrone

  • intermezzo: come viene "scaricato" l'elettroscopio: un terzo tipo di bacchetta/materiale "conduttore"

  • quarto esp (min 3.57): anche la bacchetta sospesa viene elettrizzata

    • cosa avviene con bacchetta dello stesso materiale? Attrazione o repulsione?

    • e con bacchetta altro materiale? Attrazione o repulsione?

Una chicca: far rotolare una la lattina di alluminio senza toccarla : Video by Walker

Definizione empirica di carica come proprietà dei corpi elettrizzati.

• • Proprietà empiriche:

    • può essere creata? In che senso "si conserva nei sistemi chiusi" e nell'universo?

    • come spieghiamo gli oggetti neutri? (senza modello atomico)

    • perché utilizziamo il termine "positivo" e "negativo" invece che altri aggettivi matematicamente neutrali?
      1. perché c'è somma algebrica;
      2. perché vedremo anche prodotto con regola segni (forza di Coulomb).

    • quale carica può essere spostata? + o -? di conseguenza come spieghiamo i corpi carichi + e quelli carichi -?

• Benjamin Franklin 1747 :

  • La conservazione della carica:
    Franklin discovered that electrical charge was held statically in positive and negative quantities in various items and, rather than being "created," electricity is only transferred from one item to another. This is what we today call the principle of conservation of electric charge

  • quanti "tipi" di carica
    In addition to discovering the principle of conservation of electric charge, Benjamin Franklin was the first person to use the terms "positive" and "negative" when referring to electrical charges. Before that, they were referred to as "vitreous" and "resinous."

  • Cosa intendiamo per corpi "neutri"?
    Una piccola spiegazione : il modello atomico.
    PS: quando è stato scoperto l'elettrone? Nel 1897: Joseph J. Thomson, esperimenti sui raggi catodici ,& William Crookes, suo contemporaneo (approfondimento)

• Unità di misura : carica fondamentale e e il coulomb C
  (tipi; conservazione, unità come carica fondamentale)

• La separazione delle cariche- l'effetto triboelettrico (rif. p 125). La macchina di Wimhurst (4' by Fisica in Video)

• Alcune def: le densità di carica.

Esercizi di riferimento sulla carica elettrica: saper calcolare la quantità di cariche; equivalenze tra e e C

• p 165 NR 12-22

1. Come li distinguiamo (p 126-127)?

• PRIMO: cosa vediamo? per il modo in cui si elettrizzano (strofinio/contatto)

• SECONDO: come li spieghiamo oggi?

  • composizione chimica (i "metalli"); gli elettroni di conduzione (modello '900) p127

  • conductors and insulators https://youtu.be/Z69k-_USHc8

2. Rivelatori di carica

• saper spiegare il funzionamento dell'elettroscopio a foglie secondo l'elettrizzazione per contatto (p 128)

3. Avvicinare un oggetto elettrizzato a isolanti/conduttori: polarizzazione e induzione (p 128-129)

Cosa vediamo? Avvicinare un oggetto carico a isolante e conduttore senza toccarlo.

Dove l'attrazione è più forte? Cosa accade all'altra estremità? E se la tocchiamo?

Come lo spieghiamo? p 129 Video spiegazione https://youtu.be/EezPSRHbAJc (by Paltrinelli )

• anticipazione: la forza è maggiore se la distanza più piccola (forza di Colulomb)

Osservazioni sperimentali:

• della polarizzazione: la polarità dell'acqua https://youtu.be/JwarFOlg454?t=64 (prof. Liperoti)
  (Approfondimento: electric properties of molecules (read and listen) http://link.pearson.it/EA980F71 )

• dell'induzione: esperimenti con elettroforo di Volta (fisica in Video): https://youtu.be/NUns672U7Wo

• Introduzione della Forza di Coulomb tra due cariche "puntiformi": le proprietà vettoriali
  https://youtu.be/WTYYivtT-js (by Mattei)

• Forza di Coulomb tra due cariche puntiformi: la formula https://youtu.be/iLasT0OKbD8

• Sovrapposizione con quattro cariche: https://youtu.be/_km1FXQMfOs

• Sovrapposizione con tre cariche: https://youtu.be/SkN9luMvkOM (svolto 8/4)

• DA ASSEGNARE: La forza risultante lungo la congiungente di due cariche: il problem solving 2 p 134.

• distribuzione sferica p 136

• Definizione di campo elettrico come conseguenza della proporzionalità diretta tra forza totale e la carica (che subisce la forza) Rif lezione in classe e p 137). Video by Me

• relazione inversa: noto il campo, quale forza su una carica q?

• esperimento di campo prodotto da un nastro adesivo: https://link.pearson.it/2D58677C

• Campo elettrico 1: di una carica puntiforme Qs (rif pp139-142)

  • deduzione con carica di prova + e carica di prova -: il verso di E dipende solo da Qs.

  • sovrapposizione

  • linee di campo: def generale e applicazione alla sorgente puntiforme

  • approf: campo di due cariche pp 144-145 qualitativo

  • ma esistono altri campi elettrici/sorgenti "notevoli" oltre alla puntiforme? Intro in attesa di p151 e ss.

  • ESERCIZIO: calcolare la posizione lungo la congiungente di due cariche puntiformi dove il campo si annulla o ha un valore dato (es tipo nr 70, 74, ecc).

• distribuzione di carica in un conduttore (in equilibrio elettrostatico) pp 145-148

  • conduttore pieno: cosa fanno le cariche all'interno? (e perché?)

  • come è orientato il campo elettrico sulla superficie? (e perché?)

  • schermatura elettrostatica e potere dell punte: in cosa consistono? (qualitativo): descrivere fenomeno e collegarlo a proprietà precedenti). Esperimento walker p 146 + 147

• NOI SALTIAMO IL TEOREMA DI GAUSS E IL FLUSSO DI E PER VEDERLO IN CLASSE 5a

• Campi elettrici di distribuzioni di carica notevoli (deducibili dal Teorema di Gauss) p 151 e ss:

  • campo 1: puntiforme, già visto

  • campo 2: distribuzione lineare infinita (campo del filo)

  • campo 3: distribuzione superficiale piana infinita (campo della superficie)

    • il campo all'interno di un condensatore a facce piane e parallele p 154 + PS p 155

  • campo 4: distribuzione sferica

    • 4a sfera conduttrice carica (versione PREMIUM del campo 1) p 156

    • 4b sfera isolante carica p157

  • moto di una particella carica (di prova) in un condensatore (campo uniforme) p 158 e ss.

• • elettroscopio e polistirolo: cariche+ e - (Fisica in video) https://youtu.be/cw_Txre6v14

  • capelli elettrizzati e gabbia (Fisica in Video): https://youtu.be/W8iJUOKY7ow

• come si muovono le cariche eletriche nei gas https://youtu.be/cvPiubEnb20