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[Risolto] CAMPO ELETTRICO E TRIANGOLI!!!

  

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In un piano riferito a un sistema di assi cartesiani ortogonali in cui l'unità di misura su entrambi gli assi è il metro, due cariche $-q e+q$ sono poste rispettivamente nei due punti di coordinate $(-a, 0)$ e $(a, 0)$, con $a>0$.
Determina l'espressione analitica della funzione $E(y)$ che esprime l'intensità del campo elettrico nel punto $P(0, y)$, con $y>0$, precisando direzione e verso del campo elettrico in $P$.

Come cambierebbe la risposta se la carica nel punto di coordinate $(-a, 0)$ fosse positiva?

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ciaoooo

potete spiegarmi precisamente come fare questo problema?

grazie mille in anticipo :)))

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Ognuna delle due cariche genera un campo elettrico di intensità $\dfrac{1}{4\pi \epsilon_{0}} \cdot \dfrac{q}{r^{2}}$  in cui $r^{2} \,=\, a^{2} + y^{2}$  (teorema di Pitagora).

 Posso suddividere il campo elettrico con le due componenti lungo l'asse $x$ e lungo l'asse $y$.

Per la carica $-q$ :

$E_{x1} \,=\, \dfrac{1}{4\pi \epsilon_{0}} \cdot \dfrac{q}{a^{2} + y^{2}} \cdot cos(\theta) \,(-u_{x})$

$E_{y1} \,=\, \dfrac{1}{4\pi \epsilon_{0}} \cdot \dfrac{q}{a^{2} + y^{2}} \cdot sen(\theta) \,(-u_{y})$

Per la carica $q$ :

$E_{x2} \,=\, \dfrac{1}{4\pi \epsilon_{0}} \cdot \dfrac{q}{a^{2} + y^{2}} \cdot cos(\theta) \,(-u_{x})$

$E_{y2} \,=\, \dfrac{1}{4\pi \epsilon_{0}} \cdot \dfrac{q}{a^{2} + y^{2}} \cdot sen(\theta) \,(u_{y})$

 

($\theta$ è l'angolo formato tra l'asse $x$ e il segmento che congiunge una delle cariche col punto $(0,y)$, uguale per entrambe le cariche).

 

Lungo l'asse $y$ le componenti generate hanno stessa intensità e verso opposto e quindi si annullano.

Le componenti lungo l'asse $x$ invece , oltre ad avere la stessa intensità, sono di verso concorde $(-u_{x})$.

$E \,=\, \dfrac{1}{4\pi \epsilon_{0}} \cdot \dfrac{2q}{a^{2} + y^{2}} \cdot cos(\theta) \,(-u_{x}) $ 

Posso riscrivere $cos(\theta)$, infatti dalla trigonometria so che $(a^{2} + y^{2}) \cdot cos(\theta) \,=\, a$

quindi $cos(\theta) \,=\, \dfrac{a}{a^{2} + y^{2}}$

 

$E \,=\, \dfrac{1}{4\pi \epsilon_{0}} \cdot \dfrac{2q\cdot a}{(a^{2} + y^{2})^{\frac{3}{2}}}\,(-u_{x}) $ 

 

Con lo stesso ragionamento è facile vedere che se la carica in $(-a,0)$ è positiva la componente del campo elettrico lungo l'asse $x$ si annulla mentre lungo l'asse $y$ si somma.

 $sen(\theta) \,=\, \dfrac{y}{a^{2} + y^{2}}$ 

$E \,=\, \dfrac{1}{4\pi \epsilon_{0}} \cdot \dfrac{2q\cdot y}{(a^{2} + y^{2})^{\frac{3}{2}}}\,(u_{y})$

@stranglehold grazie davvero😊😊😊

@stranglehold scusami un secondo, ma perché consideriamo l’angolo compreso tra l’asse x e il segmento che congiunge la carica al punto?

@Marte

Avrei potuto usare l'angolo rispetto all'asse verticale. In quel caso avrei invertito seno e coseno.

Il campo elettrico è un vettore quindi è meglio scomporlo in componenti lungo gli assi usando qualche formula di trigonometria.



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Distanza delle cariche da P:

r = radicequadrata(a^2 + y^2);

r^2 = a^2 + y^2.

Definizione di campo in un punto P:

E = k q /r^2;

campo2cariche

Primo caso:

campo di + q e - q

|E1| = | E2 | = k q /(a^2 + y^2);

E = E1 + E2; somma vettoriale, diagonale del rombo orizzontale verso sinistra;

E = 2 * E1 * cos(angolo);

consideriamo l'angolo che si forma fra - a ed r  nel triangolo rettangolo O; - q; P:

è uguale all'angolo tra E ed E1 in P;

r è l'ipotenusa, |a| è il cateto adiacente all'angolo.

cos(angolo) = a / r = a /radice (a^2 + y^2) = a /[(a^2 + y^2)]^1/2 ;

campo2cariche3

E = [2 * k q /(a^2 + y^2)] * a / [(a^2 + y^2)]^1/2 ;

E = 2 k q a  /[(a^2 + y^2) *  (a^2 + y^2)^1/2];

E = 2 k q a  /[(a^2 + y^2)^3/2]; da P verso sinistra.

 

Secondo caso:

E risultante verso l'alto lungo l'asse y

cos(angolo) = y / r = y / [radice (a^2 + y^2)];

E = 2 E1 * cos(angolo);

E = [2 * k q /(a^2 + y^2)] * y / [(a^2 + y^2)]^1/2;

E = 2 k q y /[(a^2 + y^2) *  (a^2 + y^2)^1/2];

E = 2 k q y /[(a^2 + y^2)]^3/2; campo da P vero l'alto lungo l'asse y.

Ciao @marte

@mg grazieeeee



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tracciaqe q

cosalfa = a/d = a/(y² + a²)^(1/2)

per la simmetria E è parallelo ad x e i moduli delle componenti :

  |Ex'| = |Ex''| = |E'|cosalfa = E'cosalfa

|E| = E = |Ex'| + |Ex''| = 2*E'cosalfa = 2* k*q*cosalfa / d² = 2* k*q*(a/d)/d² = 2* k*q*a/d³ = 2*k*q*a/(y² + a²)^(3/2)

...ovviamente, come si vede in figura, E diretto come -x

 

b) essendo alfa e beta complementari,

cosbeta = senalfa= y/d

E = 2E'cosbeta = 2E'*y/d = 2* k*q*(y/d)/d² = 2* k*q*y/d³ = 2*k*q*y/(y² + a²)^(3/2)

...ovviamente, come si vede in figura b), E diretto come y



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