Carica elettrica e campi elettrici — Fisica, 14–17 anni
La carica elettrica è una proprietà che fa attrarre o respingere elettricamente gli oggetti. Un campo elettrico descrive la forza che una carica sentirebbe in ogni punto, anche prima di collocarvi un’altra carica.
Un campo intorno alla carica
Le cariche positive e negativa si attraggono, mentre quelle dello stesso segno si respingono. Invece di descrivere questo effetto come una spinta invisibile istantanea a distanza, la fisica usa un campo elettrico: una mappa della forza disponibile intorno a una carica. La direzione del campo è quella in cui si muoverebbe una piccola carica positiva di prova.
Perché sono stati introdotti i campi
Le forze tra cariche separate sono difficili da immaginare come un contatto diretto, ma la loro intensità cambia con la distanza. L’idea di campo assegna un valore misurabile a ogni punto dello spazio, permettendo di studiare separatamente la carica sorgente e quella che sente la forza. Inoltre facilita le previsioni con più cariche.
Esempio svolto
Una carica positiva crea un campo di 200 N/C in un punto distante 0,5 m. In quel punto si colloca una piccola carica positiva di 0,003 C. La forza è F = qE = 0,003 × 200 = 0,6 N. Poiché le cariche sono entrambe positive, la forza è diretta lontano dalla carica sorgente. Una carica di prova negativa sentirebbe 0,6 N nella direzione opposta.
L’errore comune
Un errore comune è disegnare tutte le frecce del campo lontano dalla carica. Sembra semplice, perché una freccia può essere letta come “ciò che fa la carica”. Per convenzione, la direzione del campo è quella della forza su una carica positiva di prova: le frecce escono dalle cariche positive ed entrano in quelle negative.
Dove si usa
Le stampanti a getto d’inchiostro dirigono minuscole gocce cariche con campi elettrici per formare le lettere. Gli spruzzatori elettrostatici caricano le gocce affinché siano attratte dalla carrozzeria di un’auto, riducendo gli sprechi. Fulmini, fotocopiatrici e condensatori dipendono anch’essi dai campi elettrici, ma con progetti diversi.
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