Mini box sulla legge di Coulomb. Cos’è la legge di Coulomb e come si calcola la forza di Coulomb? Cos’è la costante dielettrica del mezzo e come si usa?

Ecco a voi un mini box contenente lezioni video, PDF, esercizi svolti e commentati ed un test di verifica sulla legge di Coulomb. Cos’è la legge di Coulomb e come si calcola la forza di Coulomb? Cos’è la costante dielettrica del mezzo e come si usa?

In questa lezione ci dedichiamo alla legge di Coulomb, in particolare risponderemo alle domande: cosa dice la legge di Coulomb? Come si calcola la forza di Coulomb? Cos’è la costante dielettrica relativa del mezzo e come si usa? Abbiamo visto nello scorso paragrafo, quello dedicato ai fenomeni di elettrizzazione, che la carica elettrica si presenta sotto due opposte forme: quella positiva e quella negativa. Ci siamo soffermati nel capire come i corpi elettrizzati si comportano ma non abbiamo risposto ad una domanda. Quando ho due cariche puntiformi oppure due corpi carichi con una certa distribuzione di carica, considerabili puntiformi, qual’è il valore della forza con la quale esse o essi si respingono o attraggono? Questo sarà il fil rouge di questo paragrafo!

in questo mini box vi preparerete su questo argomento utilizzando

  • 2 VIDEO di lezioni di teoria
  • 1 MAPPA concettuale sull’uso corretto delle formule
  • 1 PDF con tre esercizi da risolvere
  • 1 VIDEO in cui io vi do le soluzioni commentate dei tre esercizi
  • 1 PDF contenente gli esercizi risolti
  • 1 TEST finale mettere alla prova le conoscenze acquisite

la legge di Coulomb in termini di proporzionalità

La legge di Coulomb descrive infatti la dipendenza della forza attrattiva o repulsiva tra le cariche in funzione del valore delle cariche stesse e della loro distanza. In particolare si verifica sperimentalmente che la forza è direttamente proporzionale al prodotto delle due cariche ed inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza. A completare la formula abbiamo la presenza della costante di proporzionalità K0 (detta costante di Coulomb nel vuoto) oppure di E0 (costante dielettrica del vuoto)

formule della legge di Coulomb

Proprio per facilitarvi vi propongo qui entrambe le formule della legge di Coulomb! La prima, quella che contiene K0 è super utile quando trattiamo cariche nel vuoto (o con buona approssimazione in aria)

'F_{0}=\left ( K_{0}Q_{1}Q_{2} \right )/r2'

La seconda invece, dove K0 è espresso in funzione di e0 è sempre utile quando trattiamo cariche nel vuoto (o con buona approssimazione in aria) ma diventa determinante quando si deve considerare le cariche immerse nella materia (come acqua, vetro, ceramica …); questo lo vedremo qualche rigo più giù

'F_{0}=\left ( 1/4\pi \varepsilon _{0} \right )\left ( Q_{1}Q_{2} \right )/r2'

I valori delle due costanti sono ovviamente differenti. Li vedrete applicati e spiegati durante le videolezioni.

unità di misura della legge di Coulomb

Per verificare le unità di misura della legge di Coulomb dobbiamo sostituire al secondo membro le unità di misura di ogni grandezza coinvolta; la combinazione di tutte le unità di misura mi darà N che è l’unità di misura della forza. La verifica delle unità di misura la vedrete svolta nella prima video lezione.

cariche immerse nella materia

Se ora poniamo le cariche immerse anziché nel vuoto in un materiale allora dobbiamo tener conto della costante dielettrica relativa del mezzo ‘er’ che nella formula andrà a moltiplicare la costante dielettrica del vuoto. Ma quali sono le caratteristiche della costante dielettrica relativa del mezzo? Vediamole brevemente!

costante dielettrica relativa del mezzo

Intanto cominciamo con il dire che ogni materiale ha una costante dielettrica relativa e che è facile trovare i valori online. Quello che dovete ricordare è che essa è sempre maggiore di uno e sorpresa delle sorprese non ha unità di misura! Dunque la formula generale si specializza così

legge di Coulomb per le cariche immerse in un mezzo

Dunque la legge generale cambia perché moltiplicheremo la costante dielettrica del vuoto con la costante dielettrica relativa del mezzo ottenendo questo

'F=\left ( 1/4\pi \varepsilon _{0}\varepsilon _{r} \right )\left ( Q_{1}Q_{2} \right )/r2'

Per poter gestire problemi e svolgimenti di compiti ed esercizi è utile fare un’osservazione: possiamo ricavare una formula che mette in relazione la forza di Coulomb nel vuoto e nel mezzo con la costante dielettrica relativa del mezzo; otteniamo questo

'F=F_{0}/\varepsilon _{r}'

e quindi usando le formule inverse possiamo ricavare le altre grandezze

'F_{0}=F\varepsilon _{r}' '\varepsilon _{r}=F_{0}/F'

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1
VIDEO TEO la legge di coulomb
50 minuti
2
VIDEO TEO la costante dielettrica del mezzo
10 minuti
3
MAPPA CONCETTUALE sulle formule
4
PDF tracce esercizi
5
VIDEO ESERCIZI svolti e commentati
30 minuti
6
PDF esercizi svolti
7
TEST di allenamento finale –LEGGE DI COULOMB
12 domande

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iscritti: 5 studenti
durata: 90 minuti
lezioni: 6
video: 3
PDF: 2 + mappa concettuale
test: 1
livello: scuole superiori