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L’energia potenziale

L’energia potenziale U associata alla forza conservativa F è una forza che un corpo possiede in fase di quiete e si esprime quando è in movimento sottoforma di energia cinetica. Si definisce la differenza di energia potenziale come il lavoro che la forza conservativa svolge nel passaggio del sistema dalla configurazione A alla configurazione B, in simboli: U=-W(AB).
Dato che la forza di Coulomb e la forza di Gravitazione condividono la stessa forma matematica si definisce anche un’energia potenziale relativa alla forza di Coulomb. L’energia potenziale relativa ad un sistema di due cariche poste a distanza r si definisce come, in simboli: U=(1/4πε)(Q1Q2/r). L’energia potenziale di un sistema di più cariche puntiformi è uguale al lavoro che le singole forze elettriche svolgono per portare le cariche a distanza infinita tra loro.

Il potenziale elettrico

Si definisce potenziale elettrico posta una carica di prova q in un punto A e misurata l’energia potenziale in A di q, il rapporto tra l’ energia potenziale U(a) e q:V(a)=U(a)/q. Il potenziale elettrico è quindi una grandezza scalare che dipende dalle cariche che generano il campo e dal punto A, ma non dalla carica di prova. L’unità di misura del potenziale nel Sistema Internazionale è il Volt: V=1J/C. Il potenziale di una carica puntiforme Q in un punto a distanza r è in simboli: V(r)=1/4πε Q/r, per cui V si annulla a distanza infinita da Q. La differenza di potenziale si definisce come, in simboli: V=U/q=-Wab/q.
La differenza di potenziale è la causa del moto di cariche, infatti, una differenza di potenziale può anche provocare dei moti spontanei di carica per i quali le cariche positive si muovono da punti a potenziale maggiore a punti a potenziale minore mentre le cariche negative risalgono la “buca di potenziale” passando spontaneamente da punti a potenziale minore a punti a potenziale maggiore.

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