Grandezza fisica vettoriale che esprime le proprietà dello spazio dovute alla presenza in esso di una o più cariche elettriche.

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1 Campo elettrico E Grandezza fisica vettoriale che esprime le proprietà dello spazio dovute alla presenza in esso di una o più cariche elettriche. Il concetto di campo elettrico venne introdotto da Michael Faraday nella prima meta dell ottocento, per spiegare l interazione tra cariche poste a una certa distanza l una dall altra.

2 Il campo elettrico o il campo gravitazionale modello visivo Una massa deforma un telo elastico teso e una seconda pallina si muove seguendone la curvatura La massa (azzurra) o, analogamente, la carica deforma lo spazio circostante e una massa (grigia) o carica di prova risente di tale deformazione Questa deformazione in ogni punto dello spazio può essere rappresentata da un vettore La causa della deformazione è chiamata sorgente del campo

3 Intensità, direzione e verso del campo elettrico E F q Il campo elettrico è una grandezza vettoriale, definita da un intensità, da una direzione e da un verso. La direzione e il verso del vettore campo elettrico esprimono la direzione e il verso di percorrenza della traiettoria che una carica positiva di prova q posta in quel punto prenderebbe per effetto del campo elettrico. La sua intensità si può valutare misurando la forza F che la carica positiva di prova q sperimenterebbe: l intensità è definita come la forza per unità di carica, ed è quindi data dal rapporto E = F/q. La direzione è la stessa della forza F e il verso, in generale, è quello orientato dalle cariche positive a quelle negative. Nel Sistema internazionale, l unità di misura del campo elettrico è il newton/coulomb (N/C).

4 Vettore campo elettrico generato da una carica puntiforme positiva Q Modulo del vettore campo elettrico E F q Nel caso di una carica generatrice puntiforme E Q r 2 All aumentare della distanza dalla carica generatrice il campo decresce rapidamente

5 In laboratorio il semolino polarizzato ed orientato si dispone lungo linee radiali, visualizzando il campo elettrico generato dalla carica posta al centro della figura Viene naturale rappresentare il campo mediante linee

6 Altri esempi Campo generato da un dipolo elettrico (due cariche uguali ma di segno opposto Campo generato da cariche uguali (stessa intensità e stesso segno)

7 Linee di forza (servono per rappresentare graficamente il campo) Linea di forza: linea che in ogni punto ha per tangente la direzione del vettore campo elettrico in quel punto Convenzione di Faraday: il numero di linee di forza che attraversano una superficie unitaria disposta perpendicolarmente ad esse è proporzionale all intensità del campo Campo elettrico generato da quattro sferette cariche. Nella sferetta viene indicato il numero delle cariche elementari che la compongono e il segno della carica. Il campo è più intenso dove le linee sono più dense

8 Proprietà delle linee di forza Per ogni punto passa una sola linea di forza Due linee non si possono intersecare Le linee di forza sono linee orientate: il loro verso (freccia) coincide con il verso del campo elettrico

9 Esempi di campi elettrici Campo radiale uscente di una carica puntiforme positiva Campo di due dipoli vicini. Le cariche rosse sono positive, le cariche azzurre sono negative. b Il valore assoluto delle cariche e lo stesso Campo uniforme di una distribuzione piana di cariche positive Campo uniforme di un condensatore piano. (due conduttori piani carichi di segno opposto, vicini fra loro ma senza contatto)

10 Campo generato da molte cariche presenti nello spazio: Principio di sovrapposizione Noto il campo generato da una singola carica puntiforme, il principio di sovrapposizione permette di calcolare il campo elettrico generato da qualunque distribuzione di cariche in quiete nello spazio. Il principio afferma che l effetto di piu cariche elettriche in un punto dello spazio è dato dalla somma vettoriale degli effetti dovuti a ciascuna delle cariche. Quindi, noto il campo generato da ciascuna carica, è possibile determinare intensità, direzione e verso del campo elettrico generato dall insieme delle cariche. La somma vettoriale si esegue con la regola del parallelogramma.

11 Principio di sovrapposizione: campo di dipolo calcolato nel punto P 1 come somma vettoriale dei campi generati dalla carica positiva (rossa) e dalla carica negativa (azzurra)

12 Principio di sovrapposizione: vettore campo elettrico E 2 calcolato nel punto P 2 come somma vettoriale dei campi generati dalla carica positiva (rossa) e dalla carica negativa (azzurra)

13 Michael Faraday ( ) Fu uno dei maggiori scienziati dell'ottocento e ottenne straordinari risultati nel campo della fisica e della chimica. A lui si deve la scoperta del fenomeno dell'induzione magnetica, che preparò la strada alla teoria elettromagnetica di Maxwell e portò a importanti applicazioni, tra cui il generatore di corrente. In chimica Faraday ricavò le leggi dell'elettrolisi e scoprì il benzene.