POTENZIALE ELETTRICO
Data una carica puntiforme Q ed una carica di prova q ad una distanza r da Q, fra di esse si instaura una forza:
F = K q Q/r2
Per rendere F indipendente dalla carica di prova (ma dipendente soltanto dalla distanza r dalla carica Q), si introduce il concetto di campo elettrico E:
E = F/q
Abbiamo definito l’energia potenziale elettrica come
U = K q Q/r
Anche in questo caso, l’energia potenziale dipende dalla carica di prova q!
Per renderla indipendente dalla carica di prova, si introduce una nuova grandezza detta potenziale elettrico V:
V = U/q
e poiché U = K q Q/r:
V = K Q/r
che dipende soltanto dal punto considerato (dalla distanza r dalla carica puntiforme Q).
Introduciamo adesso il concetto di TENSIONE ELETTRICA.
Dati due punti dello spazio A e B immersi in un campo elettrico prodotto da una carica puntiforme Q, si definisce la differenza di potenziale fra i due punti
Va – Vb = (Ua – Ub)/q = -ΔU/q
Questa differenza di potenziale è detta anche tensione elettrica.
Poiché L = -ΔU, la differenza di potenziale è anche:
Va – Vb = L/q
Cioè la tensione elettrica è il lavoro fatto dalla forza elettrica per spostare una carica di prova q da un punto A a B.
La tensione si misura in volt e il suo simbolo è [V].
Dalla precedente definizione si deduce che 1 V = 1 J/C (oppure 1 J = 1 V · C).
A proposito di unità di misura: sappiamo che il campo elettrico E = F/q [N/C].
Moltiplicando e dividendo per r la V = K Q/r :
V = K Q r/r2 => V = E r => E = V/r [V/m]
cioè che il campo elettrico si misura anche in volt/metro.
Un’ultima unità di misura da introdurre e che spesso si incontra negli esercizi è quella di elettronvolt (eV); nel caso di una carica q pari a quella dell’elettrone e:
Va – Vb = L/q => e (Va – Vb) = L => 1,602 · 10-19 C · 1 V = 1,602 · 10-19 J = 1 eV
1 eV è l’aumento di energia di un elettrone che aumenta il suo potenziale di 1 volt:
1eV = 1,602 · 10-19 J
