Concetti Chiave
- Il campo elettrico di una carica puntiforme è descritto dalla legge di Coulomb, che determina la forza tra due cariche in base alla loro distanza.
- La carica di prova [math]q^{+}[/math] è utilizzata per definire il campo elettrico, che è un vettore rappresentante la forza per unità di carica.
- La direzione del campo elettrico varia in base al segno della carica: è diretto all'esterno se la carica è positiva e all'interno se è negativa.
- Nel caso di più cariche, il campo elettrico totale è ottenuto sommando vettorialmente i campi elettrici generati da ciascuna carica presente.
- La somma dei campi elettrici in un punto segue la regola del parallelogramma, sottolineando che il campo elettrico è un vettore.
Il campo elettrico di una carica puntiforme
Il campo elettrico più semplice è quello generato da una singola carica puntiforme[math]Q[/math]
. Per la legge di Coulomb il valore della forza tra [math]Q[/math]
e [math]q^{+}[/math]
quando si trovano nel vuoto a distanza [math]r[/math]
è uguale a:[math] F = k_0 \frac{Q q^{+}}{r^2} [/math]
[math] q^{+} [/math]
si dice carica sonda o di prova, poiché vale la relazione [math] F = qE [/math]
, [math] E [/math]
è un vettore detto campo elettrico.Va precisato inoltre che
[math]k_0[/math]
è la costante dielettrica assoluta nel vuoto e vale [math] \frac{1}{4 \pi \varepsilon_0} [/math]
.
La direzione del campo elettrico
Possono verificarsi più casi:- Se la carica che crea il campo è positiva, i vettori campo elettrico sono diretti verso l’esterno.
- Se la carica che crea il campo è negativa, i vettori campo elettrico sono diretti verso l’interno.
Campo elettrico con più cariche nello spazio
In questo caso vale il principio di sovrapposizione degli effetti; vale a dire: si sommano i singoli campi elettrici.Immaginiamo ci siano due cariche positive, ma solo a titolo di esempio; potrebbero essere anche tre, quattro o molte di più:
- La carica [math]Q_1[/math]genera il campo elettrico[math]E_1[/math]nel punto[math]P[/math];
- Aggiungiamo la carica [math]Q_2[/math]che, se fosse sola, creerebbe in[math]P[/math]il campo[math]E_2[/math];
- Il risultato è, quindi, la somma vettoriale dei campi [math]E_1[/math]e[math]E_2[/math].
Domande da interrogazione
- Qual è la formula per calcolare la forza tra una carica puntiforme e una carica di prova nel vuoto?
- Come si determina la direzione del campo elettrico generato da una carica?
- Cosa prevede il principio di sovrapposizione degli effetti nel campo elettrico?
La forza tra una carica puntiforme [math]Q[/math] e una carica di prova [math]q^{+}[/math] nel vuoto a distanza [math]r[/math] è data dalla formula [math] F = k_0 \frac{Q q^{+}}{r^2} [/math], dove [math]k_0[/math] è la costante dielettrica nel vuoto.
La direzione del campo elettrico dipende dal segno della carica: se la carica è positiva, i vettori del campo elettrico sono diretti verso l’esterno; se è negativa, sono diretti verso l’interno.
Il principio di sovrapposizione afferma che in presenza di più cariche, i campi elettrici generati si sommano vettorialmente, seguendo la regola del parallelogramma, poiché il campo elettrico è un vettore.
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