Energia potenziale elettrica e potenziale elettrico

Il lavoro compiuto da una forza conservativa come il campo elettrico dipende solo dalla posizione iniziale e finale, non dal percorso. Questo principio si applica sia alla forza peso che alla forza elettrica.

Per un campo elettrico uniforme, l'energia potenziale è data da U = qEh, dove q è la carica, E l'intensità del campo e h l'altezza.

Formula: Lavoro campo elettrico formula: LAB = UA - UB = qE(hA - hB)

Per una carica puntiforme, l'energia potenziale è U = kQq/r, analoga alla forza gravitazionale.

Definizione: L'energia potenziale elettrica rappresenta la capacità di compiere lavoro di un sistema di cariche.

Il potenziale elettrico V viene introdotto per avere una grandezza indipendente dalla carica di prova:

Formula: V = U/q = kQ/r (per una carica puntiforme) V = Eh (per un campo uniforme)

Vocabolario: Il volt è l'unità di misura del potenziale elettrico. Un punto ha il potenziale di 1 volt se il campo compie 1 joule di lavoro per spostare 1 coulomb di carica da quel punto all'infinito.

Proprietà elettriche dei conduttori

Nei conduttori elettrici:

1. Le cariche si distribuiscono sulla superficie esterna
2. Il campo elettrico all'interno è nullo
3. La superficie è equipotenziale

Esempio: Per calcolare il campo elettrico fuori dalla superficie di un conduttore, si può usare il teorema di Gauss applicato a un cilindro gaussiano.

La capacità di un conduttore è definita come:

Formula: C = Q/V

dove Q è la carica e V il potenziale.

Vocabolario: L'unità di misura della capacità è il farad (F).

La capacità dipende da:

• Geometria del conduttore
• Presenza di altri conduttori
• Presenza di sostanze dielettriche

Esempio: Per una sfera conduttrice isolata: C = 4πε₀r