Calcolatore del Campo Elettrico
Calcola l'intensità del campo elettrico da una carica puntiforme
Come Usare
- Immettere l'ampiezza della carica
- Immettere la distanza dalla carica
- Selezionare le unità di carica e distanza
- Fare clic su Calcola per visualizzare l'intensità del campo elettrico
- Rivedere la forza che agirebbe su una carica di prova
Cos'è un Campo Elettrico?
Un campo elettrico è un campo fisico che circonda particelle cariche elettricamente e esercita forza su altre particelle cariche all'interno del campo. È un concetto fondamentale dell'elettromagnetismo che ci aiuta a comprendere come le cariche interagiscono a distanza senza contatto diretto.
Il campo elettrico è definito come la forza per unità di carica: E = F/q. Descrive l'intensità e la direzione della forza elettrica che sarebbe sperimentata da una carica di prova posta nel campo.
Formula del Campo Elettrico
Il campo elettrico a una distanza r da una carica puntiforme q è dato da:
E = k × |q| / r²
Dove:
- E = intensità del campo elettrico (N/C o V/m)
- k = costante di Coulomb (8,99 × 10⁹ N⋅m²/C²)
- q = carica sorgente (C)
- r = distanza dalla carica (m)
Il campo elettrico segue una legge del quadrato inverso, il che significa che diminuisce con il quadrato della distanza dalla carica.
Direzione del Campo Elettrico
La direzione del campo elettrico dipende dal segno della carica sorgente:
- Carica positiva: Il campo punta radialmente verso l'esterno (lontano dalla carica)
- Carica negativa: Il campo punta radialmente verso l'interno (verso la carica)
Ciò significa che una carica di prova positiva sperimenterà una forza repulsiva da una carica sorgente positiva (nella direzione del campo) e una forza attrattiva da una carica sorgente negativa (opposta alla direzione del campo).
Linee di Campo Elettrico
Le linee di campo elettrico vengono utilizzate per visualizzare i campi elettrici. Le proprietà chiave includono:
- Iniziano su cariche positive e terminano su cariche negative
- La densità delle linee di campo rappresenta l'intensità del campo
- Le linee di campo non si incrociano mai
- Sono tangenti alla direzione della forza elettrica su una carica di prova positiva
Le linee di campo forniscono una visualizzazione intuitiva di come il campo elettrico si diffonde nello spazio attorno alle cariche.
Applicazioni dei Campi Elettrici
- Condensatori: Accumulo di energia basato su campi elettrici tra le piastre
- Cannoni elettronici: Utilizzati nei monitor CRT e nei dispositivi a raggi X
- Precipitatori elettrostatici: Tecnologia di purificazione dell'aria
- Generatori Van de Graaff: Generatori ad alta tensione che utilizzano campi elettrici
- Acceleratori di particelle: Utilizzo di campi elettrici per accelerare particelle cariche
- Stampanti a getto d'inchiostro: Carica e deflessione di goccioline di inchiostro
- Touchscreen: Rilevamento della posizione del dito attraverso i cambiamenti del campo elettrico
Domande frequenti
- Qual è la differenza tra campo elettrico e forza elettrica?
- La forza elettrica (F) è la spinta o la trazione effettiva su una carica, misurata in Newton. Il campo elettrico (E) è la forza per unità di carica (E = F/q), misurata in N/C. Il campo elettrico è una proprietà dello spazio che ci dice quale forza sperimenterà una carica lì.
- Perché il campo elettrico segue una legge del quadrato inverso?
- Allontanandosi da una carica puntiforme, il campo elettrico si diffonde su un'area sempre più grande. Poiché l'area di una sfera aumenta con il quadrato del suo raggio (4πr²), l'intensità del campo diminuisce proporzionalmente (1/r²).
- Il campo elettrico può esistere nel vuoto?
- Sì! I campi elettrici possono esistere e propagarsi nel vuoto. Questa è una delle scoperte fondamentali dell'elettromagnetismo: le cariche interagiscono attraverso il campo elettrico che creano, non attraverso il contatto diretto.
- Cosa significa quando l'intensità del campo elettrico è zero?
- Quando l'intensità del campo elettrico è zero in un punto, nessuna forza elettrica agirebbe su una carica di prova posta lì. Questo di solito accade nei punti tra cariche opposte uguali, dove i loro campi si annullano.
- Come si correlano il campo elettrico e il potenziale elettrico?
- Il campo elettrico è il gradiente del potenziale elettrico: E = -dV/dr. In termini semplici, il campo punta dal potenziale alto al potenziale basso. L'intensità del campo ti dice quanto velocemente il potenziale cambia con la distanza.