CAMPO ELETTRICO E – LINEE DI FORZA
Per comprendere il concetto di linee di forza, facciamo riferimento al campo delle velocità. Supponiamo di avere una vasca piena d’acqua in regime stazionario (cioè tanta acqua entra e la stessa quantità d’acqua esce). Misuro la velocità dell’acqua in un determinato punto a diversi intervalli di tempo e trovo che è sempre la stessa. Se metto delle pagliuzze una di seguito all’altra nello stesso punto, esse verranno trascinate e seguiranno la stessa traiettoria. Se facciamo delle fotografie avremo la visione di un campo di velocità. Ad ogni punto dello spazio possiamo associare un vettore e se prendiamo due pagliuzze molto vicine esse avranno quasi la stessa velocità cioè il campo varia con continuità; piccole variazioni di posizioni corrispondono a piccole variazioni del campo. Prendendo la traiettoria di una pagliuzza abbiamo una curva che per ogni punto ha come tangente il vettore velocità (siamo in regime stazionario e quindi abbiamo sempre le stesse linee di flusso).
Il campo elettrico E è un esempio di campo vettoriale esattamente come quello descritto sopra. Dato un insieme di cariche distribuite nello spazio, ogni punto dello spazio ha un certo valore di E e tale valore non cambia (se non cambio la distribuzione di cariche). Tale valore cambia, cambiando la posizione nello spazio, con continuità (due punti molto vicini avranno valori di campo E molto simili); c’è discontinuità solo nei punti dello spazio occupati da una carica. Si possono costruire delle linee continue (come nelle fotografie delle pagliuzze) che in ogni punto abbia il campo E come tangente.
Prendendo una carica di prova q positiva (F = q E) e muovendola nello spazio, la direzione e il verso della forza sentita da tale carica di prova consente di disegnare delle linee (dette linee di forza) che sono uscenti dalle cariche positive Q (ricordo che q di prova è presa positiva) ed entranti nelle cariche Q negative.
Le linee di forza presentano le seguenti caratteristiche:
- nascono dalle cariche positive e confluiscono in quelle negative;
- ogni punto dello spazio è caratterizzato da una sola linea di forza => due linee di forza non si possono intersecare perché altrimenti in quel punto il campo elettrico avrebbe contemporaneamente due direzioni tangenziali (e ciò non è possibile);
- sono più fitte dove il campo E è più intenso;
- le linee di forza di una sola carica elettrica Q sono radiali;
- in prossimità di una carica (anche in presenza di più cariche elettriche), le linee di forza sono sempre radiali;
- se il campo elettrico è uniforme (cioè uguale in tutti i punti dello spazio) allora le linee di forza sono tra loro parallele.
