Re: Piani paralleli con distribuzione di carica volumetrica

Messaggioda Fra27 » 29/01/2017, 11:29

Palliit ha scritto:Sei riuscita ad arrivare alla conclusione?


Credo di si!
Quindi per il campo esterno faccio il calcolo che ho fatto io con un solo cilindro passante per tutti e due i piani e poi ,una volta sommato tutto , uscirà 0.

Per il campo interno utilizzo una sup cilindrica gaussiana di lunghezza variabile per entrambe le distribuzioni di carica. Quindi facendo i calcoli:

per $ -d/2<x<0 $ $ Phi(vec(E))=E(x)*S$
Ma $$ q= \int_{-d/2}^{x}\rho*dx*S=-\rho*(d/2+x)*S $$

Allo stesso modo per $ 0<x<d/2 $ dove $$ q= \int_{x}^{d/2}\rho*dx*S=\rho*(d/2-x)*S $$
Quindi sommando i due campi trovati .... $ E(x)=rho/epsilon*(-d) $

Magari sarebbe meglio spiegare che nel calcolo del campo all'interno non sono state considerate le basi poste all'esterno dei piani poiché i campi da esse generati si annullano.

Per quanto riguarda il potenziale, devo scomporlo nei due casi( per $ 0<x<d/2" " $ e $ -d/2<x<0" " $) o non è necessario?
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Re: Piani paralleli con distribuzione di carica volumetrica

Messaggioda Palliit » 29/01/2017, 19:27

Fra27 ha scritto:...per il campo esterno faccio il calcolo che ho fatto io con un solo cilindro passante per tutti e due i piani e poi ,una volta sommato tutto , uscirà 0.

No. Facendo così ogni sistema a carica complessiva nulla (come ad esempio un dipolo) dovrebbe produrre intorno a sé un campo nullo, il che non è vero.
Se consideri uno solo dei due strati preso separatamente, con il cilindro passante da parte a parte dimostri che il campo all'esterno di uno strato è uniforme, quindi i due strati presi congiuntamente producono all'esterno campi uniformi esattamente opposti che si elidono.

Fra27 ha scritto:... $$ q= \int_{-d/2}^{x}\rho*dx*S=-\rho*(d/2+x)*S $$

Dato che la densità è costante, l'integrale è superfluo, la carica si può trovare semplicemente moltiplicando la densità $-rho$ per il volume $S*(d/2+x)$.

Fra27 ha scritto:Allo stesso modo per $ 0<x<d/2 $ dove $$ q= \int_{x}^{d/2}\rho*dx*S=\rho*(d/2-x)*S $$


Qua non ho capito: se $0<x<d/2$, la carica totale interna alla superficie cilindrica è quella contenuta nel cilindro di base $S$ ed altezza $d/2$ che attraversa lo strato con densità $-rho$ (che quindi vale: $-rho*S*d/2$) più quella nel cilindro di base $S$ ed altezza $x$ nello strato avente densità $+rho$, cioè: $+rho*S*x$. Sommando le due cariche trovi $Q_("int")=rho*S*(x-d/2)$.

Fra27 ha scritto:Quindi sommando i due campi trovati .... $ E(x)=rho/epsilon*(-d) $

E perché mai dovresti sommare due campi quando uno è quello nello strato a densità negativa e l'altro nello strato a densità positiva? Il campo ha la prima espressione per $-d/2<x<0$ e la seconda per $0<x<d/2$. Ed è nullo all'esterno.

Per il potenziale integri la funzione $-E(x)$ da $0$ ad $x$. E quindi è chiaro che devi distinguere secondo i diversi intervalli di appartenenza di $x$. Comunque il fatto che il campo sia una funzione pari, e che il potenziale sia fissato a zero in $x=0$ può velocizzare parecchio il calcolo, in quanto il potenziale deve risultare funzione dispari di $x$.
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Re: Piani paralleli con distribuzione di carica volumetrica

Messaggioda Fra27 » 30/01/2017, 10:22

Palliit ha scritto: Se consideri uno solo dei due strati preso separatamente, con il cilindro passante da parte a parte dimostri che il campo all'esterno di uno strato è uniforme, quindi i due strati presi congiuntamente producono all'esterno campi uniformi esattamente opposti che si elidono.


Ho capito!


Palliit ha scritto:Qua non ho capito: se $0<x<d/2$, la carica totale interna alla superficie cilindrica è quella contenuta nel cilindro di base $S$ ed altezza $d/2$ che attraversa lo strato con densità $-rho$ (che quindi vale: $-rho*S*d/2$) più quella nel cilindro di base $S$ ed altezza $x$ nello strato avente densità $+rho$, cioè: $+rho*S*x$. Sommando le due cariche trovi $Q_("int")=rho*S*(x-d/2)$.

Quindi non si deve considerare lo stesso cilindro però simmetrico rispetto all'asse y? Allora devo utilizzare la stessa sup cilindrica di prima con l'aggiunta della parte tratteggiata ?

Palliit ha scritto:Per il potenziale integri la funzione $-E(x)$ da $0$ ad $x$.

Perchè $-E(x)$? Essendo positiva la carica tra i due piani, per $0<x<d/4$ il campo dovrebbe andare verso sinistra mentre per $d/4<x<d/2$ verso dx?
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Re: Piani paralleli con distribuzione di carica volumetrica

Messaggioda Palliit » 30/01/2017, 12:25

Fra27 ha scritto:Quindi non si deve considerare lo stesso cilindro però simmetrico rispetto all'asse y?

Volendo sì, tenendo però conto del fatto che in tal caso un campo eventualmente rivolto verso destra (quindi con componente $E(x)$ positiva) risulterebbe orientato nel verso entrante rispetto alla superficie, e pertanto nel calcolo del flusso bisogna introdurre un segno $-$ per tener conto della cosa. Rispetto a tale cilindro avresti quindi:

$Phi"("vec(E)")"=-E(x)*S" "$ e $" "Q_("int")=+rho*S*(d/2-x)" "$,


che ti porta allo stesso risultato che ti ho proposto prima considerando invece...
Fra27 ha scritto:... la stessa sup cilindrica di prima con l'aggiunta della parte tratteggiata


══════════════════════

Fra27 ha scritto:Perchè $-E(x)$?

Per definizione di potenziale: $" "V(x)-V(0)=-int_0^xE(r)dr" "$.

══════════════════════

Fra27 ha scritto:Essendo positiva la carica tra i due piani, per $0<x<d/4$ il campo dovrebbe andare verso sinistra mentre per $d/4<x<d/2$ verso dx?

Il campo non decidi tu se è verso sinistra o destra, lo fissa il risultato del calcolo di cui sopra. Nella fattispecie $E(x)$ risulta negativo (e quindi $vec(E)$ orientato verso sinistra) in tutto lo spessore dei due strati (vedi il grafico in nero nel disegno che ti ho postato).
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Re: Piani paralleli con distribuzione di carica volumetrica

Messaggioda Fra27 » 31/01/2017, 18:03

Palliit ha scritto:No. Facendo così ogni sistema a carica complessiva nulla (come ad esempio un dipolo) dovrebbe produrre intorno a sé un campo nullo, il che non è vero.
Se consideri uno solo dei due strati preso separatamente, con il cilindro passante da parte a parte dimostri che il campo all'esterno di uno strato è uniforme, quindi i due strati presi congiuntamente producono all'esterno campi uniformi esattamente opposti che si elidono.

Devo di nuovo soffermarmi su questo perchè ho ancora qualche dubbio.
Tu scrivi che, considerando singolarmente i due strati ed utilizzando un cilindro passante per gli stessi (credo come il disegno che ho inserito qualche post fa nel caso del campo esterno),si dimostra che $E$ è uniforme. Io ho effettuato i calcoli e mi verrebbe per lo strato con carica positiva $\rho *d/4 *\varepsilon_0$ , per la carica negativa uguale ma di segno opposto. Prenderli congiuntamente non significa in un certo senso sommarli? Non riesco a capire la differenza. (Sono un caso perso haha)

Palliit ha scritto: Il campo non decidi tu se è verso sinistra o destra, lo fissa il risultato del calcolo di cui sopra. Nella fattispecie $E(x)$ risulta negativo (e quindi $E$ orientato verso sinistra) in tutto lo spessore dei due strati (vedi il grafico in nero nel disegno che ti ho postato).


Se ad esempio prendessi lo strato con carica positiva , il campo $E$ non dovrebbe essere uscente rispetto ai due piani?

Mi scuso se sono insistente ma vorrei capire una volta per tutte e non avere più dubbi a riguardo.
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Re: Piani paralleli con distribuzione di carica volumetrica

Messaggioda Palliit » 01/02/2017, 08:02

Fra27 ha scritto:Prenderli congiuntamente non significa in un certo senso sommarli?

Certamente. Ma questo vale solo nello spazio al di fuori dei due strati (cioè per $|x|>d"/"2$), dove l'unico contributo al campo elettrico è quello fornito dai due campi uniformi ed opposti. All'interno dei due strati la situazione è più complicata.



Fra27 ha scritto:Se ad esempio prendessi lo strato con carica positiva , il campo $E$ non dovrebbe essere uscente rispetto ai due piani?

Sì ma solo se non ci fossero altre distribuzioni di carica. Di fatto ce ne sono ed il modo più diretto per tenerne conto è per l'appunto il teorema di Gauss.
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Re: Piani paralleli con distribuzione di carica volumetrica

Messaggioda Fra27 » 01/02/2017, 12:37

Palliit ha scritto:Certamente. Ma questo vale solo nello spazio al di fuori dei due strati (cioè per $|x|>d"/"2$), dove l'unico contributo al campo elettrico è quello fornito dai due campi uniformi ed opposti.


Ok quindi volendolo dimostrare con i calcoli? Per il campo esterno
Prendo lo strato con densità $+\rho$. Disegno un cilindro (con basi $B_1$ e $B_2$ )passante per i due piani dello strato. Il flusso sarà $\Phi_{\Sigma}(E)= \Phi_{B_{1}}(E)+\Phi_{B_{2}}(E_{1}) = 2 B E(x)$. (sapendo che il flusso lungo la sup laterale è nullo)
per Gauss $\Phi_{\Sigma}(E)= q/\varepsilon_{0}$.
Ma $q= \int_0^{d/2}\rho*dx*B=\rho*B*d/2 $
In conclusione $E(x)=\rho*d/4*\varepsilon_{0}$

Allo stesso modo per lo strato con densità $-\rho$ il campo all'esterno sarà uguale ma opposto a quello già calcolato sopra.
Concludo sommando i due campi generati all'esterno dei due strati, dove il risultato sarà proprio $0$. E' giusto così?
Ultima modifica di Fra27 il 01/02/2017, 16:04, modificato 1 volta in totale.
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Re: Piani paralleli con distribuzione di carica volumetrica

Messaggioda Palliit » 01/02/2017, 14:14

:smt023
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Re: Piani paralleli con distribuzione di carica volumetrica

Messaggioda Fra27 » 01/02/2017, 15:47

Palliit ha scritto::smt023


Grazie per l'aiuto (e la pazienza)!!!!!!!


Per caso hai letto l'altro topic che ho scritto su un cilindro con una materiale diamagnetico?

viewtopic.php?f=19&t=168672

Non riesco a definire il potenziale vettore $A$ nelle varie regioni...
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Re: Piani paralleli con distribuzione di carica volumetrica

Messaggioda Ricciolino » 27/05/2017, 12:56

Ciao Pallit, ciao Fra27, mi intrometto perchè anch'io pochi giorni fa mi sono trovato alle prese con lo stesso stipo di esercizio (stessa identica distrubizione di carica), ho svolto esattamente nella solita maniera descritta da pallit, giungendo quindi allo stesso risultato di campo, ma riguardando l'esercizio mi è sorto un dubbio....se partissi a ragionare da dx...con ciclindrino che inizialmente sta mezzo fuori (x>d/2) e mezzo dentro (0<x<d/2) per trovare il campo tra 0 e d/2 e poi lo allungassi nella maniera analoga fatta anche da pallit...non mi tona piu niente...o meglio viene tutto a segno invertito...non capisco perche...c'e un qualche motivo per mettere un meno nello svolgimento dell'integrale del flusso? Cosi che allora di nuovo torna tutto?!
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