il campo elettrico

Di solito quando pensiamo ad una forza fra due corpi siamo inclini a pensare che questi entrino in contatto fra di loro.

pensare invece che un corpo possa esercitare un'azione, una forza su un altro oggetto posto molto lontano e magari pensandfo anche che fra di essi vi sia il vuoto, costituisce un risultato che ha avuto bisogno di secoli di dibattiti fra scienziati e filosofi, perché venisse alla fine accettato come una delle possibilità in cui si manifesta la realtà del nostro mondo.

 

Nel caso della forza elettrica, o forza di Coulomb, come può la carica q1 posta ad una certa distanza dalla carica q2 nello spazio vuoto, sapere che è presente ad una certa distanza proprio quella carica q2, con quel certo valore? E ancora, se per caso cambiasse il valore di q2 o la sua distanza da q1, quantro tempo impiega questa "informazione" a raggiungere q1 per permettere a questa di interagire secondo i nuovi parametri? Cioè l'interazione a distanza si propaga istanmtaneamente o necessita un certo tempo?

 

Il fisico inglese Michael Faraday (1791-1867) propose delle risposte a questi quesiti che poi furono sviluppate nelle moderne teorie dei campi.

 

Riteniamo, con Faraday, che la carica q1 che si trova in un certo punto dello spazio, non abbia bisogno della carica q2 per influoenzare lo spazio circostante, ma lo faccia in virtù della sua semplice presenza.

Se c'è la carica q1, lo spazio circostante ne risulta influenzato.

diciamo che la carica q1 produce un campo elettrico E

 

E= K*q1/d²     (1)

 

quindi il campo elettrico prodotto nello spazio dalla carica q1 è proporzionale al valore della carica e inversamente proporzionale al quadrato della distanza.

Come facciamo a sapere se in una certa zona dello spazio è presente un campo lettrico?

Ci servirà una seconda carica q che faccia da "sensore": se posta in un punto dello spazio è soggetta ad una forza allora diremo che in quel punto dello spazio c'è un campo elettrico

 

E  = F/q                (2)

 

(se la forza agente su q viene divisa per q stesso, ne consegue che ci rimane una grandezza che non dipende da q ma solo da Q che quindi consideriamo come sorgente del campo.)

 

E' facile vedere che la (1) e la (2) rappresentano la medesima grandezza fisica e che la sua unità di misura è N/C

Principio di sovrapposizione:

anche per il campo elettrico vale il principio di sovrapposizione e cioè se nello spazio sono presenti più di un corpo carico, in un certo punto p il campo eletrrico sarà la somma vettoriale dei campi prodotti in quel puntoi dalle diverse cariche presenti.


linee di forza del campo elettrico

Potremmo rappresentare il campo disegnando il vettore campo elettrico in parecchi punti dello spazio, ma ne risulterebbe un disegno troppo confuso e quindi di difficile interpretazione

Le linee di campo o linee di forza sono la soluzione grafica che permette di visualizzare l'andamento del campo elettrico in una determinata zona dello spazio.

 

L'idea delle linee di campo si deve a  Faraday che le utilizzò per rappresentare il campo magnetico; oggi le utilizziamo per rappresentare qualsiasi grandezza di campo vettoriale.

Le proprietà delle linee di forza del campo elettrico sono:

 

  1. Il vettore campo elettrico è tangente alle linee di forza in ogni punto.
  2. Il numero di linee di forza per unità di area è proporzionale all'intensità del campo elettrico in corrispondenza di quella superficie.
  3. Le linee di forza devono avere origine dalle cariche positive e terminare sulle cariche negative o all'infinito.
  4. Il numero di linee di forza che entrano o escono da una carica è proporzionale alla carica.
  5. Due linee di forza non si possono incrociare.

da ciò vediamo che dalla rappresentazione del campo mediante linee di forza otteniamo una notevole quantità di informazioni qualitative.

a segiure alcune rappresentazioni del campo elettrosatico prodotto da diverse distribuzioni di cariche:

E vi convince che fra due piastre cariche di segno opposto il campo elttrico fa questa forma? E cioè nello spazio interno alle piastre il valore del campo è sempre il medesimo? si dice che abbiamo un campo elettrico uniforme.