Potenziale elettrico
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Il potenziale elettrico rappresenta l’energia necessaria per spostare un’unità di carica elettrica da un punto specifico a un altro all’interno di un campo elettrico. In altre parole, è l’energia potenziale elettrica divisa per la carica, ed è comunemente associato alla grandezza fisica chiamata tensione elettrica.
Il potenziale elettrico si misura in joule per coulomb (J/C), unità che corrisponde al volt (V). Si assume comunemente che il potenziale elettrico sia zero all’infinito. Nel contesto della relatività, il potenziale elettrico e il potenziale magnetico insieme formano il quadripotenziale: il potenziale elettrico rappresenta la componente temporale, mentre il potenziale magnetico, essendo un potenziale vettore, costituisce la parte spaziale.
Descrizione
Il potenziale elettrico è una grandezza fisica che descrive l’energia potenziale elettrica posseduta da una carica elettrica in un punto dello spazio, per unità di carica. In altre parole, indica quanto lavoro bisogna compiere per portare una carica positiva unitaria (di +1 C) da un punto di riferimento (di solito l'infinito) fino a quel punto, contro il campo elettrico.
Si consideri una situazione in cui sono presenti due distribuzioni di cariche fisse con segno opposto. Quando si introduce una piccola carica positiva, questa viene influenzata dalle due distribuzioni: sarà attratta dalla distribuzione di cariche negative e respinta da quella di cariche positive.
Quando la carica positiva si sposta da un punto a un altro, cambia anche la sua energia potenziale. La variazione di energia potenziale corrisponde al lavoro compiuto dalla carica durante il movimento.
Formule
Poiché la forza elettrica è data dal prodotto tra il campo elettrico e la carica di prova, il lavoro compiuto da questa forza nel muovere la carica da un punto A a un punto B dipende dalla carica stessa, indicata come q0. Pertanto, esprimendo il lavoro come lavoro per unità di carica, dividendo la relazione LA→B=UA−UB per la carica di prova, otteniamo:
A questo punto è possibile legare il lavoro compiuto dalla forza elettrica quando la carica si sposta dal punto A al punto B alla differenza di potenziale elettrico fra i due punti:
Proponibile in forma più compatta:
Una carica positiva si muove accelerando da una zona a potenziale elettrico più alto verso una a potenziale più basso. Al contrario, una carica negativa accelera spostandosi da una regione a potenziale elettrico più basso verso una a potenziale più alto.
