Campi elettrici

Carica in un campo elettrico uniforme

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Un condensatore è un oggetto composto da due piastre (o armature) conduttrici separate da un mezzo isolante o dielettrico (che può essere anche lo spazio vuoto). Esso serve ad accumulare energia elettrica per utilizzarla quando serve.

Se il condensatore viene collegato tramite fili elettrici ad un generatore di corrente (come una normale pila elettrica), nei fili passa per un breve tempo una corrente (cioè un flusso di elettroni) che si blocca rapidamente a causa del materiale isolante presente fra le piastre. Sulla piastra dove si sono addensati gli elettroni ci sarà una carica Q negativa, sull'altra piastra ci sarà una carica uguale e opposta.

All'interno del condensatore carico si è generato un campo elettrico E abbastanza uniforme, con linee di campo parallele di densità uniforme che vanno dalla piastra positiva a quella negativa.

In un condensatore viene immessa una particella carica di massa m e carica q. Qual è il moto della particella nel caso in cui essa sia inizialmente ferma o abbia una velocità iniziale parallela alle linee di campo?
  1. moto rettilineo uniforme nella direzione del campo
  2. moto uniformemente accelerato nella direzione del campo

Il comportamento di una particella carica in un campo uniforme è molto semplice da studiare: se il campo E è costante, lo è anche la forza elettrica F agente sulla particella e quindi la sua accelerazione a.

Il moto della particella è quindi un moto con accelerazione costante a diretta come il campo e di intensità: a = F/m = q E / m

Il verso dell'accelerazione sarà concorde con le linee del campo se la carica della particella è positiva, discorde in caso contrario.

Se v0 è la velocità iniziale della particella, le equazioni del moto sono:

s (t) = v0 t + 1/2 qE/m t2 (spazio s in funzione del tempo t)

v = v0 + qE/m t (velocità v in funzione del tempo t)

Qual è il moto della particella carica nel caso in cui essa abbia una velocità iniziale non parallela alle linee di campo?
  1. moto rettilineo uniforme nella direzione del campo
  2. moto uniformemente accelerato nella direzione del campo
  3. moto parabolico
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Moto di un elettrone sparato perpendicolarmente alle linee di un campo elettrico uniforme.

Se la velocità iniziale v0 non è parallela alle linee di campo, il moto della particella carica in un campo elettrico uniforme è come quello di un proiettile lanciato in un campo gravitazionale uniforme: il moto è la composizione di uno uniformemente accelerato nella direzione delle linee di forza e di uno uniforme in direzione perpendicolare ad essa; il risultato è una traiettoria parabolica.


Copyleft Ludovica Battista

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