Che cos'è una carica mobile?
Una carica in movimento è un modo informale di riferirsi a un oggetto carico che cambia la sua posizione rispetto a un particolare osservatore. Le cariche in movimento differiscono notevolmente da quelle stazionarie in quanto generano campi magnetici. Poiché un oggetto può muoversi rispetto a un osservatore rimanendo fermo rispetto a un altro, è possibile che osservatori diversi misurino valori diversi per lo stesso campo magnetico. Questa osservazione fu una delle motivazioni che portarono Albert Einstein a formulare la sua teoria della relatività speciale nel 1905.
La corrente elettrica è un esempio comune di carica in movimento. Quando un filo è collegato a una batteria, il campo elettrico gestito dalla batteria provoca naturalmente lo spostamento degli elettroni nel filo. Mentre gli elettroni sono responsabili del trasporto della carica lungo i fili, gli ioni più grandi spostano la carica all'interno della batteria. Gli ioni negativi si spostano dal terminale positivo di una batteria al suo terminale negativo e gli ioni positivi si muovono nella direzione opposta. In questo modo una batteria si comporta come una pompa che spinge la corrente attorno a un circuito.
Il moto delle cariche nel circuito genera un campo magnetico. Sebbene agli scolari venga spesso data l'impressione che la potenza di un circuito elettrico risieda nel movimento degli elettroni nel filo, l'utilità di un circuito in tutti tranne che nelle applicazioni più elementari si trova nei campi elettromagnetici prodotti. La tecnologia moderna utilizza questi campi in una miriade di modi, in particolare per alimentare elettromagneti fondamentali per il funzionamento dei motori elettrici.
Le cariche in movimento non sono solo la causa dei campi magnetici, ma ne sono anche influenzate. Un campo magnetico fa sì che una carica in movimento si curva e maggiore è la sua velocità, maggiore è la forza che il campo magnetico esercita sulla carica in movimento. In questo modo, la corrente in un circuito può influenzare la corrente in un altro. I trasformatori usano questo effetto, utilizzando la corrente in un filo per generare una corrente diversa in un altro. Le centrali elettriche utilizzano una variante di questa idea per generare elettricità.
Le particelle caricate elettricamente esercitano forza l'una sull'altra, quindi è necessario lavorare per spostarsi l'una rispetto all'altra anche in assenza di campi magnetici. Il lavoro richiesto per assemblare una raccolta di cariche equivale all'energia elettrica del sistema. Due oggetti caricati positivamente si respingono e lo sforzo richiesto per spingerli l'uno verso l'altro può essere paragonato all'energia richiesta per comprimere una molla. Una batteria può essere compresa qualitativamente come una coppia di tali molle e le reazioni chimiche all'interno della batteria causano l'accumulo di cariche di segno simile ad entrambe le estremità.