"il campo" carica -congiungente -aver
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Energia potenziale elettrostatica Potenziale elettrostatico Il campo elettrico è un sistema fisico che può compiere lavoro C’è una forza, quella elettrostatica, che agendo su cariche elettriche può produrre movimento Il campo elettrico è un sistema fisico che può compiere lavoro C’è una forza, quella elettrostatica, che agendo su cariche elettriche può produrre movimento Questa forza agisce sulla carica q Il suo valore è dato da q Il campo elettrico è un sistema fisico che può compiere lavoro C’è una forza, quella elettrostatica, che agendo su cariche elettriche può produrre movimento Questa forza agisce sulla carica q Il suo valore è dato da q Calcolare il lavoro svolto dalla forza elettrostatica non è semplice perché la forza varia con continuità man mano che la distanza d tra la carica QA che crea il campo e quella q che ne subisce l’azione diminuisce Quello che segue serve solamente a far capire, in modo approssimato, da dove salta fuori la relazione che descrive il lavoro svolto dalla forza elettrostatica Il lavoro svolto è dato dalla relazione q Lo spostamento s avviene lungo la direzione radiale indicata dalla distanza d Lo spostamento s della carica q avviene lungo la direzione radiale indicata dalla distanza Lo spostamento s e la distanza «simili» d d sono sostanzialmente Quindi nell’espressione del lavoro svolto Al posto dello spostamento s mettiamo d Il lavoro è quindi q Questa relazione rappresenta il lavoro svolto dal campo elettrico per portare la carica q dall’infinito alla distanza d q Se la carica q fosse negativa, la forza sarebbe repulsiva, e questa relazione rappresenterebbe il lavoro svolto dal campo elettrico per portare q dalla distanza d all’infinito ATTENZIONE: Parlare di lavoro svolto dal campo elettrico significa sottolineare che è il campo elettrico ad agire direttamente su q e questa azione si manifesta attraverso l’azione della forza elettrostatica. Se la carica q è costretta a stare alla distanza d, si dice che possiede energia potenziale elettrostatica che, eventualmente, si può trasformare in lavoro La carica q messa alla distanza d, nel campo elettrostatico a simmetria sferica creato dalla carica QA possiede un’energia potenziale elettrostatica (Ue) descritta dalla relazione q GRAFICI DELLA FORZA COULOMBIANA E DELL’ ENERGIA POTENZIALE ELETTROSTATICA GRAFICI DELLA FORZA COULOMBIANA E DELL’ ENERGIA POTENZIALE ELETTROSTATICA All’aumentare della distanza tra le cariche la forza diminuisce molto più velocemente dell’energia potenziale GRAFICI DELLA FORZA COULOMBIANA E DELL’ ENERGIA POTENZIALE ELETTROSTATICA All’aumentare della distanza tra le cariche la forza diminuisce molto più velocemente dell’energia potenziale GRAFICI DELLA FORZA COULOMBIANA E DELL’ ENERGIA POTENZIALE ELETTROSTATICA f(x) Matematicamente si tratta di funzioni diverse. Non tenendo conto del segno meno le due funzioni sono: x Qual è il lavoro svolto dalla forza elettrostatica per spostare una carica q dal punto B al punto C? .C dB q .B Qual è il lavoro svolto dalla forza elettrostatica per spostare una carica q dal punto B al punto C? .C q .B Qual è il lavoro svolto dalla forza elettrostatica per spostare una carica q dal punto B al punto C? .C dBC .B q Qual è il lavoro svolto dalla forza elettrostatica per spostare una carica q dal punto B al punto C? Raccogliendo a fattore comune k0QAq si ottiene .C dBC .B q il lavoro svolto dalla forza elettrostatica per spostare una carica q dal punto B al punto C è anche dato dalla differenze tra le energie potenziali nei punti B e C .C dBC .B q In generale il lavoro svolto è sempre uguale alla variazione di energia potenziale Qual è il lavoro svolto dalla forza elettrostatica per spostare una carica q dal punto E al punto F? Si può dimostrare che il lavoro è identico a quello calcolato in precedenza per il lavoro dal punto B al punto C .F . E q Le distanze dei punti E ed F dalla carica che genera il campo sono identiche a quelle dei punti B ed C Un’altra proprietà del campo elettrostatico a simmetria sferica è che .F . E q Il lavoro svolto dalle forze del campo è INDIPENDENTE DAL PERCORSO SEGUITO MA DIPENDE ESCLUSIVAMENTE DAL PUNTO DI PARTENZA E DAL PUNTO DI ARRIVO. .F . E q Il lavoro svolto dalle forze del campo è INDIPENDENTE DAL PERCORSO SEGUITO MA DIPENDE ESCLUSIVAMENTE DAL PUNTO DI PARTENZA E DAL PUNTO DI ARRIVO. .F . E q Il lavoro svolto dalle forze del campo è INDIPENDENTE DAL PERCORSO SEGUITO MA DIPENDE ESCLUSIVAMENTE DAL PUNTO DI PARTENZA E DAL PUNTO DI ARRIVO. .F . E q Il lavoro svolto dalle forze del campo è INDIPENDENTE DAL PERCORSO SEGUITO MA DIPENDE ESCLUSIVAMENTE DAL PUNTO DI PARTENZA E DAL PUNTO DI ARRIVO. .F . E q Il lavoro svolto dalle forze del campo è INDIPENDENTE DAL PERCORSO SEGUITO MA DIPENDE ESCLUSIVAMENTE DAL PUNTO DI PARTENZA E DAL PUNTO DI ARRIVO. .F . E q Supponiamo che la carica q passi dal punto E al punto F seguendo il percorso tracciato in rosso e viola La forza elettrostatica compie lavoro solo nei tratti in rosso; negli altri tratti (in viola) agiranno altre forze. .F . E q Quindi Il lavoro svolto dalle forze del campo è INDIPENDENTE DAL PERCORSO SEGUITO MA DIPENDE ESCLUSIVAMENTE DAL PUNTO DI PARTENZA E DAL PUNTO DI ARRIVO. .F . E q Quindi Il lavoro svolto dalle forze del campo è INDIPENDENTE DAL PERCORSO SEGUITO MA DIPENDE ESCLUSIVAMENTE DAL PUNTO DI PARTENZA E DAL PUNTO DI ARRIVO. .F . E q Quindi Lavoro effettivamente LavoroDAL effettivamente Il lavoro svolto dalle forze del campo è INDIPENDENTE svolto dalla forza dalla forza PERCORSO SEGUITO MA DIPENDE ESCLUSIVAMENTEsvolto DAL PUNTO elettrostatica elettrostatica DI PARTENZA E DAL PUNTO DI ARRIVO. .F . E q Se il percorso è chiuso il lavoro svolto dalla forza elettrostatica è ZERO!!!! IL CAMPO ELETTROSTATICO E’ CONSERVATIVO .F . E q Se il percorso è chiuso il lavoro svolto dalla forza elettrostatica è ZERO IL CAMPO ELETTROSTATICO E’ CONSERVATIVO
