Elettrostatica nei conduttori
Ciao a tutti, vorrei mostrarvi un dubbio che proprio non riesco a fugare,e riguarda l'elettrostatica nei conduttori.
Di solito quando si studia fisica 2 si segue questo filo logico: si parte dal campo elettrico, per passare poi per il lavoro, il potenziale, conservatività ecc., legge di Gauss. In questo modo si ha una una quasi completa descrizione teorica dei fenomeni elettrici statici nel vuoto.
Si passa poi ad applicare queste conoscenze alla materia concreta, che è divisa in conduttori e dielettrici.
Lasciamo stare i dielettrici, e prendiamo i conduttori, ecco cosa non capisco nella trattazione:
Noi all’inzio del capitolo sui conduttori “imponiamo che E=0 all’interno del conduttore, perché se così non fosse le cariche si muoverebbero, contrariamente all'ipotesi di staticità”.. immagino che questa assunzione derivi dal fatto che noi non vogliamo che le cariche si muovano perché altrimenti non potremmo studiare i fenomeni con la teoria dell’elettrostatica.
Ma allora nella parola elettrostatica, cosa sta a significare la staticità?
Io pensavo che la staticità fosse delle cariche sorgenti del campo elettrico, di modo tale che questo sia sempre costante nel tempo, ma qui sembra suggerire che anche le cariche che subiscono l’azione del campo lo debbano essere.
Ma com’è possibile? Una carica, se subisce l’azione di un campo elettrico, è soggetta alla forza elettrica, che la accelera effettuando oltretutto un lavoro. E e qui invece mi sembra di capire che se QUALUNQUE TIPO di carica (sorgente o "di prova") non possa assolutamente muoversi. Ecco insomma sono molto confuso, questa assunzione di "equilibrio elettrostatico" non riesco proprio a spiegarmela. Spero di essermi spiegato benino.
In alternativa la domanda potrebbe essere: se così non fosse (E diverso da 0 all'interno del conduttore) cosa succederebbe?
vi ringrazio in anticipo
Di solito quando si studia fisica 2 si segue questo filo logico: si parte dal campo elettrico, per passare poi per il lavoro, il potenziale, conservatività ecc., legge di Gauss. In questo modo si ha una una quasi completa descrizione teorica dei fenomeni elettrici statici nel vuoto.
Si passa poi ad applicare queste conoscenze alla materia concreta, che è divisa in conduttori e dielettrici.
Lasciamo stare i dielettrici, e prendiamo i conduttori, ecco cosa non capisco nella trattazione:
Noi all’inzio del capitolo sui conduttori “imponiamo che E=0 all’interno del conduttore, perché se così non fosse le cariche si muoverebbero, contrariamente all'ipotesi di staticità”.. immagino che questa assunzione derivi dal fatto che noi non vogliamo che le cariche si muovano perché altrimenti non potremmo studiare i fenomeni con la teoria dell’elettrostatica.
Ma allora nella parola elettrostatica, cosa sta a significare la staticità?
Io pensavo che la staticità fosse delle cariche sorgenti del campo elettrico, di modo tale che questo sia sempre costante nel tempo, ma qui sembra suggerire che anche le cariche che subiscono l’azione del campo lo debbano essere.
Ma com’è possibile? Una carica, se subisce l’azione di un campo elettrico, è soggetta alla forza elettrica, che la accelera effettuando oltretutto un lavoro. E e qui invece mi sembra di capire che se QUALUNQUE TIPO di carica (sorgente o "di prova") non possa assolutamente muoversi. Ecco insomma sono molto confuso, questa assunzione di "equilibrio elettrostatico" non riesco proprio a spiegarmela. Spero di essermi spiegato benino.
In alternativa la domanda potrebbe essere: se così non fosse (E diverso da 0 all'interno del conduttore) cosa succederebbe?
vi ringrazio in anticipo
Risposte
Ciao, ti ho modificato il titolo del post. Non inserire richieste di aiuto e cose simili nei titoli dei post.
Per quanto riguarda la tua domanda, l'elettrostatica si occupa della determinazione del potenziale elettrostatico (e quindi del campo elettrico) in tutti i punti dello spazio determinato da una distribuzione statica di carica elettrica. Quindi l'ipotesi fondamentale è che le cariche che generano il campo siano ferme.
Questo è vero, ma credo che tu ti stia riferendo a quella fase, detta transiente, in cui le cariche in un conduttore si ridistribuiscono (e quindi si muovono) per raggiugere una configurazione di equilibrio in cui sono ferme e cioè la forza totale su ciascuna carica è nulla. Il transiente nei conduttori dura molto poco (non ricordo bene ma dovrebbe essere dell'ordine dei milli o microsecondi) e questa fase non rientra nell'elettrostatica...questa "inizia" dopo il transiente
Nei punti interni al conduttore (in cui le cariche sono libere di muoversi e l'unica forza agente è quella dovuta all'eventuale presenza di campo elettrico) la condizione di equilibrio richiede quindi la nullità del campo elettrico. Sulla superficie del conduttore, invece, dove sono presenti anche le forze del reticolo cristallino che tendono a trattenere le cariche, la forza nulla è data dall'equilibrio tra quella dovuta al campo elettrico (che in generale non è nullo sulla superficie, ma le è perpendicolare) e quella del reticolo.
Per quanto riguarda la tua domanda, l'elettrostatica si occupa della determinazione del potenziale elettrostatico (e quindi del campo elettrico) in tutti i punti dello spazio determinato da una distribuzione statica di carica elettrica. Quindi l'ipotesi fondamentale è che le cariche che generano il campo siano ferme.
"saimonpì":
Ma com’è possibile? Una carica, se subisce l’azione di un campo elettrico, è soggetta alla forza elettrica, che la accelera effettuando oltretutto un lavoro
Questo è vero, ma credo che tu ti stia riferendo a quella fase, detta transiente, in cui le cariche in un conduttore si ridistribuiscono (e quindi si muovono) per raggiugere una configurazione di equilibrio in cui sono ferme e cioè la forza totale su ciascuna carica è nulla. Il transiente nei conduttori dura molto poco (non ricordo bene ma dovrebbe essere dell'ordine dei milli o microsecondi) e questa fase non rientra nell'elettrostatica...questa "inizia" dopo il transiente
Nei punti interni al conduttore (in cui le cariche sono libere di muoversi e l'unica forza agente è quella dovuta all'eventuale presenza di campo elettrico) la condizione di equilibrio richiede quindi la nullità del campo elettrico. Sulla superficie del conduttore, invece, dove sono presenti anche le forze del reticolo cristallino che tendono a trattenere le cariche, la forza nulla è data dall'equilibrio tra quella dovuta al campo elettrico (che in generale non è nullo sulla superficie, ma le è perpendicolare) e quella del reticolo.
grazie per la risposta e scusa per il titolo
Mi hai chiarito la definizione dell'elettrostatica, ma vorrei porti un'altra domanda.
Perché, per esempio, in un conduttore sferico non posso avere una distribuzione volumica di carica?
In tal modo si avrebbe un campo anche all'interno del conduttore, dov'è il problema?
Forse (ma non ne sono tanto sicuro) un altro modo di porre la domanda è: perché esiste il transiente?
Mi hai chiarito la definizione dell'elettrostatica, ma vorrei porti un'altra domanda.
Perché, per esempio, in un conduttore sferico non posso avere una distribuzione volumica di carica?
In tal modo si avrebbe un campo anche all'interno del conduttore, dov'è il problema?
Forse (ma non ne sono tanto sicuro) un altro modo di porre la domanda è: perché esiste il transiente?
"saimonpì":
Perché, per esempio, in un conduttore sferico non posso avere una distribuzione volumica di carica?
In tal modo si avrebbe un campo anche all'interno del conduttore, dov'è il problema?
Il problema sta nel fatto che in un conduttore, per definizione, le cariche elettriche (cioè gli elettroni di conduzione) sono mobili, cioè sono come "banderuole al vento" e quindi se ci fosse un campo elettrico all'interno del conduttore, esse si muoverebbero e quindi la distribuzione di carica si "sfascerebbe". In un conduttore, l'unico modo per avere equilibrio, è avere il campo nullo all'interno.
Un altro modo di vedere la cosa, è il punto di vista energetico. Come sai, i sistemi fisici tendono ad assumere lo stato di minore energia potenziale possibile. Bè...l'energia minima ce l'hai quando le cariche sono il più distante possibile le une dalle altre e quindi le cariche in un conduttore si dispongono tutte sulla superficie esterna. Ne segue che all'interno hai carica nulla....e quindi campo nullo (per Gauss...)
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