Appunti sul campo elettrico

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1 Appunti sul campo elettrico E. Modica Istituto Provinciale di Cultura e Lingue Ninni Cassarà A.S. 2010/2011

2 Si dice che una regione di spazio è sede di un campo elettrico se una carica di prova risente di un azione di tipo meccanico. Per rilevare la presenza di un campo elettrico è necessario, quindi, utilizzare una carica esploratrice (o carica di prova) che deve essere molto piccola, al fine di non alterare il campo presente nella regione che si intende esplorare. La grandezza che individua il campo elettrico è l intensità del campo elettrico o semplicemente campo elettrico.

3 Supponiamo che in una certa regione di spazio siano presenti una o più cariche che generano un campo elettrico. Posta in un punto P un altra carica molto piccola q in modo da non alterare con la sua presenza la distribuzione di cariche che generano il campo, definiamo campo elettrico nel punto P il vettore: E = F q cioè il rapporto tra la forza agente sulla carica di prova q e la carica stessa. L unità di misura del campo elettrico nel sistema SI è il newton/coulomb (N/C).

4 Esempio 1 Esempio Determinare l intensità del campo elettrico sperimentato da una carica di prova q = 2C che risente di una forza di modulo F = 12N. Per la formula precedente si ha: E = F q = 12 2 = 6N/C La conoscenza del vettore campo elettrico nei punti di una certa regione di spazio permette di calcolare la forza agente su una carica q qualsiasi, infatti: F = q E

5 Esempio 2 Esempio Il campo elettrico in un determinato punto dello spazio ha intensità E = N/C. Determinare l intensità della forza elettrica che agisce su una carica di prova q = 2, C posta in quel punto. Si ha: F = qe = (2, ) ( ) = = 0, 6N

6 Caratteristiche di E Si considerino il campo elettrico generato da una carica puntiforme Q e una carica di prova q posta a distanza r da essa. Per la legge di Coulomb si ha che il modulo della forza elettrica è uguale a: F = k Q q r 2 e pertanto il modulo del campo elettrico sarà dato dall espressione: E = F q = k Q r 2

7 Caratteristiche di E Possiamo quindi notare che: il campo elettrico dipende dalla carica Q che lo genera; il campo elettrico è inversamente proporzionale al quadrato della distanza r, cioè è più intenso nelle regioni vicine alla carica puntiforme che genera il campo e meno intenso nelle regioni più lontane; il campo elettrico non dipende dalla carica esploratrice q. La direzione del campo elettrico è quella individuata dalla retta che congiunge il punto in cui si trova la carica Q e il punto in cui si effettua il calcolo, mentre il verso è quello uscente dalla carica Q se essa è positiva, entrante se negativa.

8 Il campo elettrico viene rappresentato graficamente mediante le linee di forza, cioè delle linee la cui tangente in ogni punto ha la stessa direzione del campo elettrico in quel punto.

9 Le linee di forza sono più fitte nei punti più vicini alle cariche che generano il campo elettrico, in cui il campo è più intenso, si diradano nei punti più lontani dalle cariche che generano il campo elettrico, in cui il campo elettrico è meno intenso. Il calcolo del campo elettrico generato da più cariche puntiformi può essere effettuato mediante il principio di sovrapposizione secondo il quale: il campo elettrico di una distribuzione di cariche è uguale alla somma vettoriale dei campi elettrici che le singole cariche genererebbero se agissero da sole. Per n cariche puntiformi si ha: E = E1 + E E n

10 Un sistema costituito da due cariche puntiformi opposte, se queste sono sufficientemente vicine, prende il nome di dipolo elettrico.