potenziale elettrico

Messaggioda ELWOOD » 25/10/2007, 13:18

Ciao a tutti ragazzi!
rieccomi di nuovo qua con un dubbio amletico....in questo esercizio:
"Una barretta sottile di materiale isolante è sagomata a forma di cerchio con raggio $R=0.3 m$. Su tale barretta è distribuita una carica con legge $\lambda(\theta)=Ae^{\frac{\theta}{\pi}}$, dove $\theta$ è l'angolo formato con l'asse x e $A=7 (\mu C)/m$.
Calcolare il potenziale elettrostatico a distanza $z_0=0.5 m$ dal centro, sull'asse $z$ passante dal centro della circonferenza e perpendicolare alla stessa.

Immagine

Ora io so che il potenziale in un generico punto è dato dalla formula $V(r)=\frac{Q}{4\pi\epsilon_0r}$ e la mia domanda è:

Perchè non posso calcolarlo integrando il campo elettrico?

se $dl$ è l'elementino infinitesimo dell'anello ho che $dq=\lambda dl$ e in funzione di $\theta$ ho $dl=Rd\theta$ dunque $dq=\lambdaRd\theta$

Se $E(r)=\frac{Q}{4\pi\epsilon_0r}u_r$ so che $u_r=cos\alpha=\frac{z}{\sqrt{z^2+R^2}}$ dunque

$dE(z)=\frac{RAe^{\frac{\theta}{\pi}}}{4\pi\epsilon_0z^2+R^2} \frac{z}{\sqrt{z^2+R^2}}d\theta$

$E(z)=\frac{RAz}{4\pi\epsilon_0\sqrt{z^2+R^2}}\int_0^{2\pi}e^{\frac{\theta}{\pi}}d\theta=\frac{RAze^2}{4\epsilon_0\sqrt{z^2+R^2}}$

Però l'espressione che trovo integrandola nuovamente non è l'espressione corretta del potenziale!
Grazie a tutti
\( \displaystyle e^{\pi \cdot i}+1=0 \)
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Messaggioda Cantaro86 » 25/10/2007, 18:29

ciao

penso che per risolvere l'esercizio nel modo più veloce e con meno calcoli sia meglio partire direttamente dalla formula per il potenziale elettrostatico $phi$:

$phi(vecr)= 1/(4pi epsilon_0) int_V (rho(vecr))/|vecr| dV$

sopra ho scritto la formula generale ma nel nostro caso sappiamo che $rho(vecr)$ è una densità lineare che dipende solo da $theta$ e che $|vecr|=(R^2+z^2)^(1/2)$ e posso scrivere $dl=R d theta$ e integrare fra 0 e $2pi$

quindi risolvendo l'integrale dovremmo ottenere:

$phi(z)=1/(4pi epsilon_0)(piRA(e^2-1))/(R^2+z^2)^(1/2)$

spero di non aver fatto qualche errore perchè ho scritto un po velocemente :-D :-D

(a.....solo una pignoleria...sarebbe più corretto scrivere $lambda(theta)=Ae^(theta/pi) mod2pi$ ;-)
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Messaggioda ELWOOD » 26/10/2007, 07:12

Si si esatto....infatti il risultato corretto lo si raggiunge col procedimento che mi hai indicato....ma quello che mi "tormenta" è il fatto che non capisco perchè non risulta anche integrando il campo elettrico!boh.....grazie mille comunque!

la densità era data in quella maniera li....
\( \displaystyle e^{\pi \cdot i}+1=0 \)
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Messaggioda Cmax » 26/10/2007, 09:22

La componente $E_z$ calcolata secondo il tuo procedimento dovrebbe venire $E_z= \frac{RA(e^2-1)}{4\epsilon_0} \frac{z}{(z^2+R^2)^{"3/2"}}$. Nei passaggi hai perso un fattore $(z^2+R^2)$ a denominatore ed il valore dell'esponenziale in $\theta=0$. Prova ad integrare questa (che è equivalente a calcolare il lavoro per unità di carica compiuto lungo l'asse $z$).
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