Campo elettrico

Impara anche Discussione sulle questioni relative al campo elettrico Dan Esempi di domande sul campo elettrico

Per facilitare la comprensione della forza elettrica che può agire a distanza, è stato introdotto il concetto di campo. Il concetto di campo elettrico è stato sviluppato dallo scienziato britannico Michael Faraday (1791–1867).

Pengertiano

Supponiamo che una bacchetta di vetro sia inizialmente elettricamente neutra. Dopo essere stata strofinata con un panno, la bacchetta di vetro si carica elettricamente. Quando la bacchetta di vetro ha carica elettricaAllo stesso tempo, attorno alla bacchetta di vetro si genera un campo elettrico. Se la bacchetta di vetro si neutralizza, il campo scompare dallo spazio. Pertanto, l'esistenza di un campo è inseparabile dalla presenza di una carica elettrica. Un campo elettrico non è una sostanza come l'aria o un'onda come le onde elettromagnetiche, bensì qualcosa generato da una carica elettrica che influenza lo spazio circostante, dove la sua influenza viene percepita solo da altre cariche elettriche.

Per verificare se esiste un campo in uno spazio, si presume che ce ne sia uno carico di prova in quello spazio. La carica di prova è una carica (Q) così piccola da produrre un campo molto piccolo e può quindi essere ignorata. Tuttavia, la carica di prova può sentire l'influenza del campo generato da altre cariche elettriche. La carica di prova è presente solo per indagare se esiste un campo elettrico. Se ce n'è uno, la carica di prova subirà sicuramente un'influenza sotto forma di forza elettrica Al contrario, se non è presente, la carica di prova non verrà rilevata forza elettrica.

Guarda l'immagine a lato.
Nella figura 1, la carica +q₁ e carica +q₂ produce un campo elettrico nello spazio circostante. Quando viene posizionata una carica di prova +q_o in un punto dello spazio, la carica di prova +q_o sperimentando una forza elettrica. F₁ è la forza elettrica esercitata dalla carica +q₁ alla carica di prova +q_o e F₂ è la forza elettrica esercitata dalla carica +q₂ alla carica di prova +q_oNella figura 2, quando la carica di prova viene rimossa, il campo rimane e non scompare da quel punto. E₁ è il campo prodotto da una carica elettrica +q₁ e E₂ è il campo prodotto da una carica elettrica +q₂.

Forza di campo

Il campo elettrico è una grandezza vettoriale, dotata sia di modulo che di direzione. L'intensità del campo elettrico in un punto è definita come la forza elettrica esercitata da una carica elettrica su una carica di prova positiva posta in quel punto, divisa per il modulo della carica di prova.
Informazione :
E = intensità del campo
F = forza elettrica
q = entità della carica di prova
Informazione :
Q = carica elettrica
r = distanza tra la carica elettrica e la carica di prova
(leggere: epsilon zero) = permittività dello spazio vuoto = 8,854 x 10 ^{all'12 ottobre} C²/Nm²
k = costante di Coulomb = 9 x 10⁹ nm²/C²

L'unità di misura della forza elettrica è il Newton e l'unità di misura della carica elettrica è il Coulomb, quindi l'unità di misura del campo è Newton/Coulomb, abbreviato in N/C.

Ara

 
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su Figura 1a, una carica elettrica positiva (+Q) esercita una forza elettrica su una carica di prova positiva (+q), dove la direzione della forza elettrica (F) è opposta alla carica +Q.
su Figura 1bQuando la carica di prova viene rimossa, in quel punto si genera un campo (E) la cui direzione è opposta a quella della carica elettrica Q.
su Figura 2a, una carica elettrica negativa (-Q) esercita una forza elettrica su una carica di prova positiva (+q), dove la direzione della forza elettrica (F) si avvicina alla carica -Q.
su Figura 2bQuando la carica di prova viene rimossa, in quel punto si genera un campo (E) la cui direzione è prossima a quella della carica elettrica -Q.
In base all'immagine e alla spiegazione di cui sopra, si può concludere che la direzione del campo è in allontanamento dalla carica elettrica positiva e in direzione della carica elettrica negativa.

Esempio di soal

1. Il punto A si trova in un campo elettrico. L'intensità del campo elettrico nel punto A è di 0,4 N/C. Se un oggetto con una carica di 0,2 C viene posto nel punto A, si genera una forza di Coulomb pari a...
A. 0,2 N
B. 0,4 N
C. 0,6 N
D. 0,7 N
E. 0,8 N
Discussione:
È conosciuto :
E = 0,4 N/C
q = 0,2 C
Chiesto :
Forza elettrica?
Jawab :
F = q E = (0,2 C)(4 N/C) = 0,8 N
La risposta corretta è E.

2. Un punto carico q La carica q si trova nel punto A all'interno del campo elettrico generato dalla carica (+) e subisce quindi una forza di 0,1 N nella direzione della carica q. Se l'intensità del campo nel punto A è di 0,02 N/C, allora l'intensità e il tipo di carica q sono...
A. 5,0 C, positivo
B. 5,0 C, negativo
C. 4,0 C, positivo
D. 2,5 C, negativo
E. 2,5 C, positivo
Discussione:
È conosciuto :
F = 0,1 N
E = 0,02 N/C
Chiesto :
Qual è l'intensità e la direzione della carica q?
Jawab :
L'entità della carica q:
F = q E
q = F / E = 0,1 N : 0,02 N/C = 5C
Tipo di carica q:
La direzione della forza di Coulomb è verso la carica q, quindi la carica q deve avere un valore positivo.