IL forza elettrica è la forza che sorge quando ci sono due cariche elettriche che interagiscono tra loro i campi elettrici. Calcoliamo la sua intensità usando il La legge di Coulomb.
La sua direzione è secondo la linea immaginaria che unisce le cariche, e la sua direzione varia secondo i segni delle cariche elettriche. Cosi quando \(q\geq0\), la direzione tra le forze è attraente. Ma quando \(q<0\), la direzione tra le forze è repulsiva.
La legge di Coulomb, oltre ad essere utilizzata nel calcolo della forza, interconnette questa forza elettrostatica con la distanza al quadrato tra le cariche e l'ambiente in cui sono inserite. Il lavoro della forza elettrica può essere trovato dalla quantità di energia che il carica elettrica necessità di spostarsi da un luogo all'altro, indipendentemente dal percorso scelto.
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Riepilogo energia elettrica
La forza elettrica si occupa dell'interazione tra cariche elettriche.
La direzione della forza elettrica è la stessa della linea immaginaria che collega le cariche elettriche. attraente o ripugnante a seconda dei segni delle accuse, e la sua intensità è calcolata dalla legge di Coulomb.
La legge di Coulomb associa l'intensità della forza elettrica alla distanza tra due cariche elettriche.
Le cariche elettriche di segni simili si attraggono. Le accuse con segni opposti si respingono.
Il lavoro può essere calcolato dallo “sforzo” che una carica elettrica fa per spostarsi da un punto all'altro.
Cos'è e qual è l'origine della forza elettrica?
La forza elettrostatica, comunemente chiamata forza elettrica, fa parte dei quattro interazioni fondamentali dell'universo, insieme alle forze nucleari forti, nucleari deboli e gravitazionali. Appare ogni volta che c'è un campo elettrico con una carica elettrica al suo interno.
L'orientamento della forza elettrica è il seguente:
Direzione: parallela alla linea immaginaria che collega le cariche elettriche.
Senso: attraente se le accuse hanno lo stesso segno o ripugnante se le accuse hanno segni opposti.
Intensità: calcolato dalla legge di Coulomb.
Legge di Coulomb
La legge di Coulomb è il principio fisico responsabile dell'associazione tra la forza elettrostatica e la distanza tra due cariche elettriche immerse nello stesso mezzo. È stato sviluppato da Charles-Augustin de Coulomb (1736-1806) nel 1785.
C'è un relazione di proporzionalità tra forza e carichi, ma la forza è inversamente proporzionale al quadrato della distanza, cioè se si raddoppia la distanza la forza diminuisce \(\frac{1}{4}\) del suo valore originario.
\(\vec{F}\propto\sinistra| Q_1\destra|\ e\sinistra| D_2\destra|\)
\(\vec{F}\propto\frac{1}{d^2}\)
Vale la pena ricordare l'importanza che il segno delle cariche elettriche ha nel determinare la direzione della forza agente tra di loro, essendo attraente per cariche con segni opposti e ripugnante quando le accuse hanno segni opposti. è uguale a.
La formula della legge di Coulomb è rappresentata da:
\(\vec{F}=k\frac{\sinistra| D_1\destra|\ \bullet\sinistra| D_2\destra|}{d^2}\)
\(\vec{F}\) è la forza di interazione tra particelle caricate elettricamente, misurata in Newton [N].
\(\sinistra| Q_1\destra|\) e \(\sinistra| Q_2\destra|\) sono i moduli di carica delle particelle, misurati in Coulomb \([C]\).
d è la distanza tra le cariche, misurata in metri [m].
K è la costante elettrostatica del mezzo, misurata in \({\sinistra (N\bullet m\destra)^2/C}^2\).
Osservazione: La costante elettrostatica cambia a seconda dell'ambiente in cui si trovano le cariche.
→ Video lezione sulla legge di Coulomb
lavoro di forza elettrica
Il lavoro è l'applicazione di una forza per uno spostamento, ed è irrilevante quale percorso è stato intrapreso, purché partano dallo stesso punto verso lo stesso luogo.
In considerazione di ciò, il lavoro di forza elettricadipende dalla forza applicata a una carica elettrica per attraversare la distanza dal punto 1 al punto 2, come mostrato nell'immagine.
Calcoliamo il lavoro utilizzando la formula:
\(W=\vec{F}\bullet d\bullet\cos{\theta}\)
w è lavoro, misurato in joule \([J]\).
d è la distanza spostata, misurata in metri \([m]\).
θ è l'angolo tra \(\vec{F}e\ d,\), misurato in gradi.
Leggi anche: Elettrostatica — area della Fisica destinata allo studio delle cariche a riposo
Forza elettrica e campo elettrico
IL campo elettrico avviene in prossimità di una carica elettrica o di una superficie elettrificata, essendo una proprietà intrinseca delle cariche. IL La forza elettrica sorge quando c'è interazione tra i campi elettrici di almeno due cariche elettriche, come mostrato nell'immagine.
Per quanto riguarda l'orientamento del campo elettrico rispetto alla forza elettrica:
Direzione: uguale alla forza elettrica, cioè parallela alla linea che unisce le cariche elettriche.
Senso: lo stesso della forza se \(q\geq0\), ma opposto alla forza se \(q<0\).
Intensità: calcolato dalla formula del campo elettrico o dalla formula che mette in relazione la forza elettrica e il campo elettrico, descritti di seguito:
\(\vec{F}=\sinistra|q\destra|\bullet\vec{E}\)
q è la carica elettrica, misurata in coulomb \([C]\).
\(\vec{E}\) è il campo elettrico, misurato in \([N/C]\).
→ Video lezione sul campo elettrico
Esercizi risolti sulla forza elettrica
domanda 1
(Mack-SP) Una carica elettrica puntiforme con \(q=4.0\ \mu C\), che è posto in un punto P nel vuoto, è soggetto ad una forza elettrica di grandezza \(1.2\ N\). Il campo elettrico in quel punto P ha ampiezza:
Il) \(3.0\bullet{10}^5\ N/C\)
B) \(2.4\bullet{10}^5\ N/C\)
c) \(1,2\bullet{10}^5\ N/C\)
d) \(4.0\bullet{10}^{-6}\ N/C\)
e) \(4.8\bullet{10}^{-6}\ N/C\)
Risoluzione:
Alternativa A
Poiché nella dichiarazione viene fornito il valore della forza e viene richiesto il campo, possiamo utilizzare il modulo che riguarda entrambi:
\(\vec{F}=\sinistra|q\destra|\bullet\vec{E}\)
\(1,2=\sinistra|4,0\ \mu\destra|\bullet\vec{E}\)
Ricordandolo \(\mu={10}^{-6}\), noi abbiamo:
\(1,2=4,0\bullet{10}^{-6}\bullet\vec{E}\)
\(\frac{1,2}{4,0\bullet{10}^{-6}}=\vec{E}\)
\(0.3\bullet{10}^6=\vec{E}\)
\(3\bullet{10}^{-1}\bullet{10}^6=\vec{E}\)
\(3\bullet{10}^{-1+6}=\vec{E}\)
\(3\bullet{10}^5N/C=\vec{E}\)
Domanda 2
C'è una carica elettrica di \(2.4\bullet{10}^{-4}\ C\) in un campo elettrico di \(6\bullet{10}^4\N/C\) che si sposta di 50 cm parallelamente all'asse del campo. Che lavoro fa il carico?
Il)\(L=-7.2\ J\)
B)\(L=14.4\bullet{10}^{-2}\ J\)
c)\(L=7.2\bullet{10}^{-2}\ J\)
d)\(L=14.4\ J\)
e) \(L=7.2\ J\)
Risoluzione:
Alternativa E
Usando la formula che mette in relazione lavoro e forza elettrica:
\(W=\vec{F}\bullet d\bullet\cos{\theta}\)
Poiché la forza elettrica non è stata data, possiamo fare il calcolo usando il campo elettrico e la carica. Ricordando che poiché la carica è positiva, la sua forza e il suo campo sono nella stessa direzione, quindi l'angolo tra la forza e la distanza spostata è 0°:
\(L=\sinistra|q\destra|\bullet\vec{E}\bullet d\bullet\cos{\theta}\)
\(L=\sinistra|2,4\bullet{10}^{-4}\destra|\bullet\sinistra (6\bullet{10}^4\destra)\bullet0,5\bullet\cos0°\)
\(L=14.4\bullet{10}^{-4+4}\bullet0.5\bullet1\)
\(L=14.4\bullet0.5\)
\(L=7.2\ J\)
Di Pâmella Raphaella Melo
Insegnante di fisica
