Come influisce il segno della carica sulla direzione del campo e della forza?
Una carica di prova negativa accelera nel verso del campo o in quello opposto?
- Posiziona una sorgente positiva e osserva le frecce del campo.
- Invertine il segno e rilascia una particella di prova.
- Modifica la carica di prova e confronta l’accelerazione.
Che cosa misurare
E_x ed E_y in N/C; F=qE in N.
L’idea alla base
La direzione del campo è definita usando una carica di prova positiva. Una carica di prova negativa subisce una forza opposta. Il campo dipende dalle sorgenti, non dalla carica di prova.
E = kQ r/|r|³; F = qE; k ≈ 8.988×10⁹ N m²/C²Q è la carica sorgente, q la carica di prova in C; r in m. 1 nC=10⁻⁹ C.
Costruisci il ragionamento
- Calcola separatamente ciascuna sorgente e somma i contributi vettoriali. Il potenziale si somma come scalare con segno.
- Usa F = qE oppure F = q(v × B), poi dividi per la massa per ottenere l’accelerazione.
- Il modello elettrico usa potenziale e campo regolarizzati coerenti con ε = 0.2 m; vicino alla sorgente differisce dalle cariche puntiformi ideali.
Esempio svolto 1
Per Q=1 nC a r=1 m, E=8.99 N/C verso l’esterno.
Esempio svolto 2
In quel campo q=−2 nC dà F=−17.98 nN, verso la sorgente. Questi calcoli senza regolarizzazione valgono lontano dal nucleo.
Applicazioni
Le lenti elettrostatiche guidano gli elettroni; i campi magnetici separano le particelle per quantità di moto e carica. La direzione conta quanto l’intensità.
Errore comune
Una linea di campo non è in generale una traiettoria. Una carica negativa accelera in verso opposto a E. Una forza puramente magnetica non compie lavoro.
Un’indagine ulteriore
Che cosa accade all’intensità del campo se la distanza triplica?
Verifica la comprensione
In quale direzione punta il campo di una sorgente negativa?
- Verso la carica
- Lontano dalla carica
Spiegazione
Una carica di prova positiva viene attratta. Triplicando la distanza, il campo non regolarizzato si riduce a 1/9.
Limiti del modello
Sorgenti statiche e sovrapposizione di Coulomb. Un nucleo regolarizzato elimina le singolarità. Le linee di campo sono costruzioni grafiche la cui densità dipende dai punti iniziali scelti. Non è un solutore delle equazioni di Maxwell dipendente dal tempo.