Campi elettrici

1. Termodinamica

   • Il principio zero della termodinamica
   • Misura della temperatura
   • Lo zero assoluto
   • Grandezze di stato
   • La mole e il calore specifico molare
   • Trasformazioni dei gas: isobara e isoterma
   • Trasformazioni dei gas: isocora
   • Legge di stato dei gas perfetti
   • Teoria cinetica dei gas
   • Teoria cinetica dei gas 2
   • Energia interna
   • Principio di equipartizione dell'energia
   • Primo principio della termodinamica
   • I principio nelle isocore
   • I principio nelle isobare
   • I principio nelle isoterme
   • Adiabatica
   • Quadro di alcune trasformazioni
   • Problemi sul primo principio della termodinamica
   • Processi irreversibili
   • Macchine termiche
   • Secondo principio della termodinamica
   • Frigoriferi
   • Entropia
   • Leggi probabilistiche e deterministiche
   • Modello di Ehrenfest
   • Problemi sul secondo principio della termodinamica

2. Campi elettrici

   • Breve storia dell'elettricità
   • Corrente e carica elettrica
   • La forza elettrica
   • Dall'azione a distanza al concetto di campo
   • Linee di campo
   • Carica in un campo elettrico uniforme
   • Polarizzazzione dei dielettrici
   • Flusso elettrico attraverso una superficie piana
   • Flusso elettrico su superficie gaussiana
   • Legge di Gauss
   • Campo uniforme
   • Campo radiale
   • Sfera carica
   • Modelli atomici a confronto
   • Il campo elettrico è conservativo
   • Una nuova grandezza di campo: il potenziale elettrico
   • Superfici equipotenziali
   • Energia elettrica in un campo radiale
   • Potenziale elettrico in un campo radiale
   • Circuitazione del campo elettrico
   • Problemi sui campi elettrici

3. Corrente continua

   • La pila di Volta
   • Conduttori metallici
   • Resistenza elettrica
   • Semiconduttori
   • Legge di Ohm
   • Forza elettromotrice
   • Elementi di un circuito
   • Legge della maglia
   • Legge del nodo
   • Potenza elettrica
   • Capacità di un condensatore
   • Condensatori in serie e parallelo
   • Carica e scarica di un condensatore
   • Problemi sulla corrente continua

4. Magnetismo

   • Calamite e campo magnetico terrestre
   • Legge di Gauss per il magnetismo
   • Esperienza di Oersted
   • Interazioni tra magneti e cariche elettriche
   • Campo magnetico
   • Forza elettromagnetica
   • Campi incrociati
   • Cariche in moto circolare
   • Acceleratori di particelle
   • Effetto Hall
   • Scoperta dell'elettrone
   • Conduttore rettilineo nel campo magnetico
   • Spira in un campo magnetico
   • Legge di Ampère
   • Legge di Biot Savart
   • Forze tra correnti
   • Forza tra corrente e carica in moto
   • Campo magnetico in una bobina
   • Proprietà magnetiche della materia
   • Equazioni di Maxwell per campi stazionari

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.

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.

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
	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.
	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.
	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