_francesca.ricci
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Concetti Chiave

  • Il campo elettrico generato da una carica è un campo vettoriale presente in ogni punto dello spazio.
  • In un esercizio, due cariche puntiformi nel vuoto generano campi elettrici nei punti dove si trovano le rispettive cariche.
  • La forza esercitata tra due cariche è calcolata usando la formula \( F = k_0 \cdot \frac{q_1q_2}{r^2} \).
  • Il campo elettrico è determinato dalla relazione \( E = \frac{F}{q} \) e la direzione dipende dalla carica coinvolta.
  • Le direzioni del vettore campo elettrico sono influenzate dai segni delle cariche, seguendo la direzione e verso della forza.

In questo appunto discuteremo il concetto di campo elettrico generato da una carica. Trattandosi di un campo vettoriale, il campo elettrico esiste in ogni punto dello spazio, tuttavia lo andremo a calcolare solamente in determinati punti (in corrispondenza dei quali, come vedremo, si trovano delle cariche). Per capire meglio, affrontiamo adesso la risoluzione dell'esercizio sottostante.

Indice

  1. Testo dell'esercizio
  2. Svolgimento dell'esercizio

Testo dell'esercizio

Due cariche puntiformi
[math]q_1 = 1,6 \cdot 10^{-3} C [/math]
e
[math] q_2 = - 9,0 \cdot 10^{-5} C [/math]
si trovano nel vuoto a una distanza di
[math]3,0 m[/math]
.
Determina il modulo del campo elettrico :
  • generato da
    [math]q_2[/math]
    nel punto occupato dalla carica
    [math]q_1[/math]
    ;
  • generato da
    [math]q_1[/math]
    nel punto occupato dalla carica
    [math]q_2[/math]
    ;

Svolgimento dell'esercizio

Consideriamo la forza
[math]F_2[/math]
che la seconda carica esercita sulla prima e determiniamo la sua intensità usando la nota formula
[math] F = k_0 \cdot \frac{q_1q_2}{r^2} [/math]
:
[math] F_2 = k_0 \cdot \frac{q_2 q_1}{r^2} = 8,99 \cdot 10^9 \cdot \frac{1,6 \cdot 10^{-3} \cdot (- 9,0 \cdot 10^{-5}}{(3,0)^2} = - 144 N [/math]
Sappiamo inoltre che esiste una relazione tra forza e campo:
[math] F = qE [/math]
, da cui si trova:

[math] E = \frac{F_2}{q} = \frac{-144 N}{1,6 \cdot 10^{-3} C} = -9,0 \cdot 10^4 \frac{N}{C} [/math]

Il vettore campo elettrico ha direzione giacente sul segmento che unisce le due cariche e stesso verso del vettore forza, poiché la prima carica è positiva.

Nel secondo caso, consideriamo la forza

[math] F_1 [/math]
che la prima carica esercita sulla seconda. Il valore di questa forza è uguale a quello che la seconda esercita sulla prima, cioè il valore trovato precedentemente. Tale affermazione si può verificare applicando di nuovo la formula oppure ricordando il terzo principio della dinamica.
Vale quindi
[math] F_1 = F_2 = - 144 N [/math]
.

Determiniamo l'intensità del campo elettrico:

[math] E = \frac{F_1}{q_2} = \frac{- 144 N}{ - 9,0 \cdot 10^{-5} C} = 1,6 \cdot 10^6 \frac{N}{C} [/math]

Il vettore campo elettrico ha direzione giacente sul segmento che unisce le due cariche e verso opposto rispetto quello del vettore forza, poiché la seconda carica è negativa.

Domande da interrogazione

  1. Qual è il concetto principale discusso nel testo?
  2. Il testo discute il concetto di campo elettrico generato da una carica, spiegando come calcolare il campo elettrico in punti specifici dove si trovano le cariche.

  3. Come si calcola il modulo del campo elettrico generato da una carica?
  4. Il modulo del campo elettrico si calcola usando la relazione tra forza e campo elettrico, [math] E = \frac{F}{q} [/math], dove [math] F [/math] è la forza esercitata dalla carica e [math] q [/math] è la carica su cui agisce.

  5. Qual è la direzione del vettore campo elettrico rispetto al vettore forza?
  6. La direzione del vettore campo elettrico giace sul segmento che unisce le due cariche e ha lo stesso verso del vettore forza se la carica è positiva, mentre ha verso opposto se la carica è negativa.

Domande e risposte

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