attraverso la superficie ds la quantità scalare d (e)= e •u s ......contorno di ds, per cui f( )=...

Flusso del campo elettrostatico

Si definisce flusso del campo elettrostatico attraverso la superficie dΣ la quantità scalare

( ) Σ=Σ=Σ•=Φ dEdEduEEd nn θcos

( ) Σ Σ•=Φ duEE n

Si definisce flusso del campo elettrostatico attraverso una superficie finita Σ

Se la superficie è chiusa il flusso si scrive

( ) Σ Σ•=Φ duEE n

LEGGE DI GAUSS

Il flusso del campo elettrostatico E prodotto da un sistema di cariche attraverso una superficie chiusa è uguale alla somma

algebrica delle cariche contenute all’interno della superficie, diviso per ε0.

( ) ( )int

0

1 =Σ•=Φ

Σ i in qduEEε

Per distribuzioni continue

( ) =Σ•=ΦΣ

dqduEE n0

1ε

In generale

( )0ε

qduEE n =Σ•=Φ Σ

Nel SI il flusso del campo elettrostatico si misura in volt x metro, Vm

La legge di Gauss e quella di Coulomb sono formulazioni diverse della stessa legge; la

prima è una conseguenza diretta della seconda.

La legge di Coulomb consente di ricavare il campo una volta che siano note le cariche che

lo creano

La legge di Gauss, se è noto il campo in tutti i punti di una regione dello spazio, consente di

individuare posizione e valore di tutte le cariche contenute in quella regione

La legge di Gauss consente anche di ricavare il campo una volta che nota la distribuzione

delle cariche, purchè questa abbia caratteristiche di simmetria tali che per ogni punto passi una superficie chiusa in tutti i punti della quale il campo sia costante e

perpendicolare alla superficie stessa (superficie gaussiana)

Dimostrazione della legge di Gauss

( )

20

02

0

20

4cos

4

4

rdq

rdq

rduuq

Ed nr

Σ=Σ

=Σ•=Φ

πεθ

πε

πε

20

rdΣ Per definizione rappresenta l’angolo

solido sotto cui è visto dalla carica q il contorno di dΣ, per cui

( ) Ω=Φ dq

Ed04πε

Dipende solo dall’angolo solido!!!!!

Il flusso attraverso una superficie finita è

( ) Ω=Ω=Φ 00 44 πεπε

qd

qE

( )000

444 ε

ππεπε

qqd

qE ==Ω=Φ

Se la carica è interna

Se la carica è esterna

( ) 04 0

=Ω=Φ dq

Eπε

Il flusso totale attraverso una superficie chiusa del campo di una carica puntiforme q vale q/ε0 se la carica è interna alla superficie,

vale zero se la carica è esterna

Divergenza del campo elettrostatico

Il flusso di un campo vettoriale attraverso una superficie chiusa è uguale al all’integrale della divergenza del campo vettoriale esteso al volume τ racchiuso dalla superficie

•∇=Σ•τ

τdEduE r

La legge di Gauss diventa

( ) =•∇=Φτ τ

τρε

τ ddEE0

1

ovvero

ρε0

1=•∇ E

Poiché

VE ∇=

Otteniamo l’equazione di Poisson

0

2

ερ−=∇=∇•∇ VV

0εq

duE n =Σ•Σ

ρε0

1=•∇ E

0= • SdE

0=×∇ E

Forma globale Forma locale

Equazioni fondamentali del campo elettrostatico nel vuoto

Le proprietà del campo elettrostatico di non essere solenoidale e di essere conservativo sono una conseguenza:

1) della sovrapposizione lineare degli effetti delle cariche elettriche

2) della natura centrale della forza elettrostatica

3) della dipendenza di questa della sola distanza

Ma mentre le equazioni

0= • SdE

0=×∇ E

sono del tutto indipendenti dal modo in cui la forza elettrostatica dipende dalla distanza, le

equazioni

0εq

duE n =Σ•Σ

ρε0

1=•∇ E

Sono una conseguenza diretta della dipendenza della forza elettrostatica dall’inverso del quadrato della distanza