- Che cos'è un campo elettrico?
- Storia del campo elettrico
- Unità di campo elettrico
- Formula del campo elettrico
- Intensità del campo elettrico
- Esempio di campo elettrico
Spieghiamo cos'è un campo elettrico, la storia della sua scoperta, come si misura la sua intensità e qual è la sua formula.
Che cos'è un campo elettrico?
Un campo elettrico è un campo fisico o regione di spazio che interagisce con cariche elettriche o corpi caricati da una forza elettrica. La sua rappresentazione per mezzo di amodello descrive il modo in cui diversi corpi e sistemi di natura elettrica interagiscono con esso.
Detto in termini fisici, è un campo vettoriale in cui a carica elettrica Un dato (q) subisce gli effetti di una forza elettrica (F).
Questi campi elettrici possono essere la conseguenza della presenza di cariche elettriche, o di campi magnetici variabili, come dimostrato dagli esperimenti degli scienziati britannici Michel Faraday e James C. Maxwell.
Per questo motivo, i campi elettrici, nelle prospettive fisiche contemporanee, sono considerati accanto ai campi magnetici per formare campi elettromagnetici.
Quindi, un campo elettrico è quella regione dello spazio che è stata modificata dalla presenza di una carica elettrica. Se questa carica è positiva, genera linee di campo elettrico che "salgono" nella carica e si estendono verso l'esterno in direzione radiale. Se invece la carica è negativa, le linee di campo "muoiono" sulla carica. Se una carica si avvicina alla regione dello spazio dove esiste un campo elettrico, sperimenterà una forza elettrica con a indirizzo e significato.
Storia del campo elettrico
Il concetto di campo elettrico è stato proposto per la prima volta da Michel Faraday, nascendo dalla necessità di spiegare l'azione delle forze elettriche a distanza. Questo fenomeno fu fondamentale nella sua dimostrazione dell'induzione elettromagnetica nel 1831, verificando così i legami tra magnetismo sìelettricità.
Un contributo successivo al campo elettrico fu quello di James Maxwell, le cui equazioni descrivevano molteplici aspetti della dinamica elettrica di questi campi, specialmente nella loro Teoria del campo elettromagnetico dinamico.
Unità di campo elettrico
I campi elettrici non sono misurabili direttamente, con nessun tipo di dispositivo. Ma è possibile osservare il suo effetto su un carico situato nelle sue vicinanze, cioè è possibile misurare il forza agendo sul carico (intensità). Newton/coulomb (N/C) sono usati per questo.
Formula del campo elettrico
L'equazione che mette in relazione un campo elettrico E con la forza che esercita su una carica q è data dalla seguente equazione:
F = qE
Dove F è la forza elettrica che agisce sulla carica elettrica q introdotta nel campo con intensità E. Si noti che sia F che E sono grandezze vettoriali, dotate di senso e direzione.
Da lì è possibile avanzare matematicamente incorporando la Legge di Coulomb, ottenendo che E = F / q = 1 / 4πϵ0 = (qi / r2) .ȓi, dove ȓi sono i versori che segnano la direzione della retta che uniscono ciascuno carica qi con ogni carica q.
Intensità del campo elettrico
L'intensità del campo elettrico è una grandezza vettoriale che rappresenta la forza elettrica F agente su una data carica in una precisa quantità di Newton/Coulomb (N/C).Questa grandezza è spesso chiamata semplicemente "campo elettrico", perché il campo stesso non può essere misurato, ma il suo effetto su una data carica.
Per calcolarlo si usa la formula F = q.E, tenendo conto che se la carica è positiva (q> 0), la forza elettrica avrà lo stesso segno del campo e q si sposterà nella stessa direzione; mentre se la carica è negativa (q <0), tutto accadrà al contrario.
Esempio di campo elettrico
Un semplice esempio di calcolo dell'intensità di un campo elettrico è:
Se introduciamo una carica elettrica di 5 × 10-6 C in un campo elettrico che agisce con una forza di 0,04 N, con quale intensità agisce questo campo?
Applicando la formula E = F / q, abbiamo che E = 0,04 N / 5 × 10-6 C = 8.000 N / C.