Carica elettrica

 

Campo elettrico

Allo stesso modo in cui nella precedente sezione abbiamo introdotto il campo gravitazionale, andremo ora ad introdurre il campo elettrico. Il campo elettrico in un punto P si definisce come il rapporto tra la forza che agisce una carica positiva q, detta carica di prova, e la carica stessa: E→ = F→ / q. Evidentemente il campo elettrico ha la stessa direzione e lo stesso verso della forza elettrostatica.

L'intensità del campo elettrico E viene invece a dipendere solo dal punto dello spazio in cui ci troviamo e dalla distribuzione di cariche elettriche che generano il campo, non dal valore della carica di prova. Ad esempio, il campo elettrico generato da una carica puntiforme Q nel vuoto è dato da: E = k₀ Q / r². Dunque una carica Q è in grado di modificare lo spazio circostante creando un campo di forze elettriche. Vogliamo sottolineare come il campo elettrico esista indipendentemente dalla presenza della carica di prova q, il campo elettrico ha una sua realtà fisica. La carica di prova può essere usata per misurare in ogni punto dello spazio il valore della forza elettrica, in modo da poter poi risalire al valore del campo elettrico E = k₀ Q / r². Da questa formula ricaviamo subito che l'unità di misura del campo elettrico nel Sistema Internazionale è il newton su coulomb (N / C).

Se non introducessimo il concetto di campo dovremmo ammettere che le due cariche elettriche (oppure le due masse) subiscono un'azione a distanza istantanea. La moderna interpretazione delle interazioni è invece quella riportata nella figura seguente:

Una delle due cariche produce un campo elettrico ed è questo campo che va poi ad agire sull'altra carica. La presenza del campo elettrico è fondamentale perché, se la carica 1 viene modificata, questa modifica si farà sentire sulla carica 2 solo dopo il tempo Δt necessario al campo per passare da un punto all'altro dello spazio.

Prima di concludere, vogliamo fare alcune precisazioni: finora abbiamo introdotto il concetto di campo elettrico generato da una sola carica elettrica puntiforme. Se abbiamo più cariche come sorgenti, esse generano un campo elettrico che è dato dalla sovrapposizione dei singoli campi elettrici. Il campo elettrico è un vettore e pertanto punto per punto il campo elettrico è dato dalla somma dei vettori campo elettrico generati dalle singole cariche puntiformi. Questo principio va sotto il nome di principio di sovrapposizione.

Un'altra precisazione che vogliamo fare è relativa al segno della carica elettrica di prova: per convenzione tale segno è sempre positivo. Di conseguenza il campo elettrico generato da una carica positiva risulta essere uscente, mentre il campo elettrico generato da una carica negativa risulta essere entrante, come nella seguente figura:

Infine vogliamo solo menzionare il concetto di linee del campo elettrico: sono linee tangenti in ogni punto al campo elettrico. Sono importanti perché danno un'indicazione visiva dell'intensità del campo elettrico in un certo punto. Dove le linee di campo sono più dense là il campo elettrico risulta essere più intenso.