Campi elettrici

Linee di campo

Il campo elettrico è una zona di spazio fisico modificata dalla presenza di cariche elettriche, ma la deformazione non è visibile. Potremmo rappresentare il campo disegnando i vettori campo elettrico in parecchi punti dello spazio, ma ne risulterebbe un disegno abbastanza confuso.

Le linee di campo o linee di forza sono un'utile invenzione grafica che permette di visualizzare l'andamento del campo elettrico in una determinata zona di spazio, senza ricorrere a continui calcoli.

L'idea delle linee di campo si deve a Michael Faraday (1791 - 1867) che le utilizzò per rappresentare il campo magnetico cioè la deformazione dello spazio fisico intorno ad un magnete; oggi possiamo utilizzare la sua idea per rappresentare qualsiasi grandezza di campo vettoriale.

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Ecco qui accanto la visualizzazione con linee di forza del campo elettrico nella zona di spazio circostante quattro cariche sorgenti.
L'immagine è stata ottenuta con il software Fisica interattiva (ed. Zanichelli)

Le linee di campo non sono vettori, ma linee continue orientate che nascono (o muoiono) nelle cariche sorgenti del campo.

Esse non si incrociano mai, hanno direzione generalmente variabile e verso sempre da una carica positiva ad una negativa.

La densità delle linee di campo può essere maggiore in certe zone, minore in altre.

Un campo si dice uniforme se esso è costante nello spazio, stazionario se è costante nel tempo.

Quali informazioni sul campo elettrico danno le linee di campo?

  1. La direzione del vettore campo elettrico in un punto è data dalla tangente alla linea di forza che passa in quel punto.
  2. Le linee sono orientate e quindi determinano anche il verso del vettore campo elettrico.
  3. La densità delle linee in una zona è proporzionale all'intensità del campo in quella zona.

Alcune configurazioni di campo elettrico

Linee di campo, visualizzate con semi d'erba sospesi in olio che si orientano lungo le linee del campo Note
campo_unif (19K) Il caso più semplice è quello di un campo uniforme: esso si crea intorno ad una piastra caricata in modo uniforme o tra due piastre cariche di segno opposto: le linee di campo sono parallele e di densità costante. Il verso (non visibile nella foto) va dalla piastra positiva a quella negativa.

Una carica elettrica q in un campo uniforme sarà sottoposta ad una forza F uguale in ogni punto dello spazio. La forza avrà lo stesso verso del campo se la carica q è positiva, verso opposto se q è negativa.

campo_rad (22K)

Un campo ad andamento radiale è quello creato da un'unica carica Q puntiforme o sferica. Le linee di forza sono diposte a raggiera intorno alla carica sorgente ed hanno direzione centrifuga se la sorgente Q è positiva, centripeta se Q è negativa.

La densità delle linee di forza è maggiore vicino alla carica sorgente: questo significa che il campo elettrico è più intenso vicino alla carica. La rappresentazione delle linee di forza deve essere immaginata in uno spazio tridimensionale.

Una carica elettrica q in un campo radiale sarà sottoposta ad una forza F di intensità proporzionale al campo. La forza su q sarà repulsiva se Q e q hanno lo stesso segno, attrattiva se Q e q hanno segno contrario.

campo_dipolo (35K) Un dipolo è formato da due cariche elettriche uguali e opposte poste ad una certa distanza.
Il campo creato da un dipolo è la combinazione di due campi radiali in cui le linee di campo si incurvano per incontrarsi.
Il campo è particolarmente intenso nello spazio tra le due cariche.

Copyleft Ludovica Battista

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