Formule Fondamentali dell'Elettrostatica

La carica elementare $e = 1,6 × 10⁻¹⁹ C$ è la quantità minima di carica elettrica che esiste in natura. Tutte le cariche sono multipli di questa unità base.

La legge di Coulomb descrive la forza tra due cariche: F = k |Q₁||Q₂|/r². La costante k vale 8,99 × 10⁹ N·m²/C² e la forza diminuisce con il quadrato della distanza. Ricorda che cariche dello stesso segno si respingono, cariche opposte si attraggono.

Il campo elettrico E = F/|Q| rappresenta la forza per unità di carica in un punto dello spazio. Per una carica puntiforme, il campo vale E = k|Q|/r² e punta sempre verso l'esterno per cariche positive, verso l'interno per quelle negative.

💡 Trucco per ricordare: Il campo elettrico è come una "mappa delle forze" - ti dice quanto forte sarà la forza su qualsiasi carica tu metta in quel punto!

Energia, Potenziale e Condensatori

L'energia potenziale elettrostatica rappresenta l'energia immagazzinata nel sistema di cariche. Per due cariche puntiformi vale U = k|Q₁Q₂|/r, mentre in un campo uniforme U = qEs.

Il potenziale elettrico V = U/q è l'energia per unità di carica. È fondamentale perché la differenza di potenziale (d.d.p.) determina il movimento delle cariche: ΔV = ΔU/q = L/q.

I condensatori immagazzinano carica elettrica grazie a due armature separate da un isolante. La capacità C = Q/ΔV misura quanta carica può accumulare per ogni volt applicato. Nel condensatore piano, il campo è uniforme: E = σ/(ε₀εᵣ).

Il teorema di Gauss Φ(E) = Q_tot/ε₀ e la circuitazione nulla sono strumenti potenti per calcolare campi elettrici in situazioni simmetriche.

⚡ Attenzione: La circuitazione nulla significa che il lavoro per spostare una carica lungo un percorso chiuso è sempre zero - il campo elettrostatico è conservativo!