⚡Elettromagnetism

Introduzione alla corrente elettrica Considerazioni generali Elettroni liberi nei materiali Ricorda che è un reticolo cristallino, con un elettrone nell’ultimo orbitale poco legato, quindi facilmente ionizzabile, in cui gli elettroni si possono muovere facilmente, e abbiamo che $n \approx 8.5 \times 10^{28} \frac{e^{-}}{m^{3}}$ nel rame Per l’argento abbiamo 5.9 con stesso ordine di grandezza. Velocità media elettroni senza campo elettrico 🟩 $$ \vec{v}_{m} = \sum_{i = 1} ^{N} \frac{\vec{v}_{i}}{N} = 0 $$$$ \frac{1}{2} m_{e} v^{2} = \frac{3}{2} k T $$ Con $k = 1.38 \times 10 ^{-23} J / K$ questo da studiare in altro posto… ...

Questo problema è stato trattato in modo un po’ più semplificato (nel caso in cui la carica era esattamente a metà in Campo elettrico#Dipolo elettrico). Questo problema è stato storico, utilizzato per analizzare l’atomo. Potenziale del dipolo elettrico 🟩– $$ V(P) = V_{r^{+}} + V_{r^{-}} = \frac{q}{4\pi\varepsilon_{0}}\left( \frac{1}{r^{+}} - \frac{1}{r^{-}} \right) $$$$ r^{+} - r^{-} = -a \cos \theta $$$$ \left( \frac{1}{r^{+}} - \frac{1}{r^{-}} \right) = \frac{a\cos \theta}{r^{2}} $$$$ V(P) = \frac{1}{4\pi\varepsilon_{0}}\frac{qa\cos \theta}{r^{2}} = \frac{1}{4\pi\varepsilon_{0}}\frac{P\cos \theta}{r^{2}} = \frac{1}{4\pi\varepsilon_{0}} \frac{\vec{P}\cdot \hat{r}}{r^{2}} $$ Direttamente proporzionale al momento di tipolo Inversamente proporzionale al quadrato del raggio. Campo elettrico nel dipolo $$ \vec{E} = \frac{1}{4\pi\varepsilon_{0}} \vec{P} \cdot \frac{\hat{r}}{r^{3}} $$$$ \vec{E} = -\vec{\nabla} V $$Componente parallela 🟩 $$ \vec{E} = - \vec{\nabla}V = -\frac{\delta V}{\delta x}\hat{i} -\frac{\delta V}{\delta y}\hat{j} -\frac{\delta V}{\delta z}\hat{k} $$ Sappiamo che $\vec{P} = P\hat{k}$ e $\vec{r} = x\hat{i} + y \hat{j} + z \hat{k}$ allora abbiamo che $\vec{P} \cdot \vec{r} = Pz$ Poi abbiamo che $z = r \cos \theta$ ...

Scalare Scalare e gradiente 🟩 $$ \varphi(x, y, z) : \mathbb{R}^{3} \to \mathbb{R} $$$$\vec{\nabla}\varphi = ( \frac{\delta\varphi}{\delta x}, \frac{\delta\varphi}{\delta y}, \frac{\delta\varphi}{\delta z}) = \frac{\delta\varphi}{\delta x} \hat{i} + \frac{\delta\varphi}{\delta y} \hat{j} + \frac{\delta\varphi}{\delta z} \hat{k}$$ Se consideriamo il gradiente da solo è un campo vettoriale (dice la direzione della derivata multidimensionale). Gradiente in coordinate polari 🟨 Questo è un po’ più difficile da gestire, però è abbastanza facile una volta che si fanno certe osservazioni. Sappiamo che $dV = \vec{\nabla} V \cdot d\vec{s}$, TODO: finire la dimostrazione, è descritta bene a pagina 47 del mazzoldi. ...

Spire Spira quadrata Questo è descritto nell’esempio 8.1 del Mazzoldi. È stato descritto anche in un esercizio in classe (non è importante). Spira circolare 🟩 Vedere pagina 245 Vogliamo cercare il valore del campo sull’asse della spira circolare. Questo è semplice, basta usare la prima di Laplace e trovare l’apporto del campo magnetico al centro. Si può anche pensare come momento magnetico, allora si utilizza sempre lo stesso discorso per la spira quadrata classica e il suo momento. ...

Introduzione elettromagnetismo Note storiche: triboelettricità Il concetto di campo è fondamentale per l’elettromagnetismo (vs forza in meccanica) da un punto di vista storico è nato tramite l’osservazione in fenomeni come lo strofinio fra vetro e pelle, dopo il quale hanno osservato ci fosse una forza nascosta (appunto ombra dal greco di electron). Il vetro si caricava poi abbastanza da poter attrarre carta per esempio. esempio dell’esperimento. Se viene fatto invece fra due lastre in vetro invece diventa repulsiva invece che attrattiva. Questo effetto è chiamato triboelettricità. ...