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Potenziale elettrico in un campo radiale
In qualsiasi campo elettrostatico (cioè creato da cariche elettriche) si può definire, per ogni punto P, il valore del potenziale elettrico V(P) come rapporto tra l'energia potenziale elettrica U(P) che avrebbe una carica q in quel punto e la carica stessa.
In particolare, in un campo radiale creato da una singola carica Q, l'energia potenziale di una carica q posta a distanza d dalla sorgente è U(P) = k Q q / d
Di conseguenza il valore del potenziale V nel punto P vale:
Il potenziale V è inversamente proporzionale alla distanza d dalla carica sorgente. Il livello zero dell'energia potenziale è anche il livello zero del potenziale e quindi, in un campo radiale, il livello zero del potenziale è all'infinito.
Il campo di potenziale intorno ad una carica Q positiva ha valori sempre positivi. Esso può essere immaginato come una montagna iperbolica di altezza infinita in corrispondenza della carica sorgente con valori che scendono via via verso lo zero.
Le cariche positive che si trovano in questo campo di potenziale si muovono spontaneamente verso zone a potenziale minore (in discesa) e l'avvicinamento alla carica sorgente (positiva) è impedito da una enorme barriera di potenziale. Le cariche negative, viceversa, si muovono spontaneamente verso zone a potenziale maggiore (in salita).
Il campo di potenziale intorno ad una carica Q negativa ha valori sempre negativi. Esso può essere immaginato come una buca di potenziale di profondità infinita con valori che salgono gradualmente verso lo zero.
Le cariche positive che si trovano in questo campo di potenziale sono attratte all'interno della buca, mentre quelle negative risalgono verso le zone a potenziale maggiore.
Si può dire che le cariche negative vedono una barriera dove c'è una buca e una buca dove c'è una barriera.
Il campo elettrico (anche esso indipendente dalle cariche) è sempre diretto verso le zone a potenziale più basso.
Tutti i punti ad uguale distanza dalla sorgente hanno lo stesso valore di potenziale: in un campo radiale le superfici equipotenziali sono sfere concentriche centrate sulla carica sorgente. Le linee di campo sono in ogni punto perpendicolari alle superfici equipotenziali.
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Copyleft Ludovica Battista