Il campo elettrico

F1

Q+

q+ (1)

q+ (2)

F2

Q+ è una carica positiva posta nel vuoto

q+ è una carica puntiforme(detta carica di prova), molto più piccola di Q+

q+ subisce una forza repulsiva

F2 è più piccola di F1 perché q+ (1) è più vicina di q+(2)

Intorno a Q+ c'è qualcosa, perché se metto una carica di prova questa viene respinta. Questo qualcosa è un campo elettrico. Un campo elettrico è una regione dello spazio i cui punti godono di una particolare proprietà. Questa proprietà è legata alla legge di Couloub ed è:

F

E = -------

q_prova

Il concetto di campo elettrico è fondamentale, perché:

se conosco E posso ricavare la forza che agisce sulla carica di prova per effetto di Q+

F = E q_prova

se conosco la forza che agisce sulla carica di prova per effetto di Q+, posso ricavare il campo elettrico

La q_prova:

è sempre positiva

ha un valore piccolissimo perché non si disturbi l'ambiente esterno

N

Il campo elettrico si misura in  -------

C

OSSERVAZIONI

1) La formula è:

valida per qualunque campo elettrico

indipendente dalla distribuzione di cariche che genera il campo (carica puntiforme, sfera carica)

2) Nel caso della carica puntiforme che genera il campo, questo è dato da:

Q+ q_prova

Ko

r²

E = ----- ----- ----------------

q_prova

Q

Ko

r²

Nell'espressione non c'è la q_prova perché il E c'è indipendentemente dal fatto che ci sia o no la q_prova

IN CONCLUSIONE

F

+ E = --------

+ + q_prova

+ +

+ + q - se conosco E posso ricavare F e prevedere anche cosa

+ + succede

+ + - se non so E metto una carica, la misuro (F) e posso risa-

+ lire a E

Lo spazio circostante una carica è attraversato da linee infinite chiamate linee di forza del campo elettrico.                                                                    

una linea tale che in ogni suo punto la retta tangente ad essa rappresenta la direzione del campo elettrico che agisce nel punto dello spazio considerato

OSSERVAZIONI

E

Le linee non possono essere linee di forza perché nel nodo posso segnare due tangenti

è un cerchio ideale.

Nel punto A è attraversato da più tante rette che nel punto B. Ciò sta a significare che nel punto A il campo elettrico è più forte, mentre nel punto B è più debole.

Il numero di linee di forza è direttamente proporzionale all'intensità del campo elettrico

Più ci allontaniamo dalla carica e più è minore l'intensità del campo

1a) carica puntiforme positiva

q_prova

q_prova

La direzione delle linee di forza è radiale uscente

1b) carica puntiforme negativa

q_prova

Le linee di forza hanno direzione radiale entrante

2a) Due cariche uguali, ma di segno opposto

Vale il principio di sovrapposizione

Internamente le linee di forza non sono più rette, ma delle semicurve uscenti da Q+ ed entranti in Q-

2b) Due cariche uguali, dello stesso segno

3) condensatore piano

Una lastra infinitamente grande (le cariche sono disposte in modo uniforme) è un campo elettrico uniforme perché le linee di forza uscenti si trovano tutte alla stessa distanza le une dalle altre

Il concetto di campo elettrico viene precisato quantitativamente definendo un vettore campo elettrico in ogni suo punto dello spazio. Questa nuova grandezza non dipende dal valore della carica di prova.

A

E

F

Il verso del campo elettrico non è sempre uguale al verso della forza.

La forza e il campo elettrico nello stesso punto hanno lo stesso verso se la carica di prova è positiva

Se la carica di prova è negativa e se il campo elettrico è negativo, il campo elettrico è entrante, mentre la forza nel punto B è uscente

F

A (q+)

F

B (q-)

Q- per analogia = terra che genera un campo elettrico

q+ per analogia = corpo che cade

L'energia potenziale elettrica misura quanto lavoro il sistema è in grado di spendere

Consideriamo una carica negativa Q-

B

A q+

q+

Q-

Q- attira q+, ma anche q+ attira il corpo Q-, ma ciò non si vede, perché Q- è molto più grande di q+ (terra - pallina che cade)

L'energia potenziale nei punti A e B è diversa.

In B c'è più energia potenziale (U) perché ho dovuto mettere più lavoro per spostare la carica positiva q+.

Nel cammino verso il generatore di campo (Q-), la q+_B prima raggiunge le cariche più vicine a Q- e quindi con U minore

+

SE il generatore di campo è un corpo negativo, più mi allontano e più ho energia potenziale elettrica

U_B > U_A

Consideriamo una carica positiva Q+

B

A q+

q+

Q+

Q- respinge q+, ma anche q+ respinge il Q+, ma ciò non si vede, perché Q+ è molto più grande di q+ (terra - pallina che cade)

L'energia potenziale nei punti A e B è diversa.

In A q+ viene respinto con più violenza che in B. Ci metto più lavoro per avvicinare la positiva q+ (per capire pensare alla compressione di una molla)

In A l'U è maggiore che in B, perché Q+ deve compiere un lavoro maggiore per avvicinare la carica rispetto che in B

Nel suo cammino, la q+_A raggiunge le cariche con U minore; perciò le cariche più interne tendono ad andare all'esterno

_

SE il generatore di campo è un corpo positivo, più sono vicino e più ho energia potenziale elettrica

U_B > U_A

1 2

- +

- +

- +

- +

- +

- +

L'elettrone va verso la faccia positiva, perché

E' il rapporto tra energia potenziale in un certo punto e la carica presa in considerazione

U

V = ---------

q

E' una grandezza fisica che esprime l'energia potenziale di un punto posto in un campo elettrico indipendentemente dalla carica che metto in quel punto

Si indica con V

Si misura in Volt (Joule/Coulomb)

OSSERVAZIONE

+ A +

+ +

+ +

+ +

+ + +

+

+

+ C

+

+

+

+

B + +

+ + + + +

+ +

Questo è un filo di rame (conduttore) isolato, in equilibrio, cioè le sue cariche sono ferme

La superficie di un conduttore si chiama superficie equipotenziale, dove si ha lo stesso potenziale

V_A = V_B = V_C

PERCHE'

Gli elettroni si muoverebbero verso la carica maggiore ed allora non ci sarebbe più equilibrio