Che cos'è un campo elettrico?
Un campo elettrico può essere considerato come la sfera di influenza di un oggetto caricato elettricamente. Tutto ciò che ha una carica elettrica influenzerà e sarà influenzato da altri corpi caricati. Se due oggetti carichi vengono posizionati sufficientemente vicini l'uno all'altro, ciascuno sperimenterà una forza misurabile che agisce su di esso. Il campo è teoricamente infinito in estensione, ma la sua grandezza diminuisce con la distanza dalla sorgente secondo la legge del quadrato inverso. Ciò significa che se la distanza viene raddoppiata, la forza del campo viene divisa per quattro, e a tre volte la distanza, la forza viene divisa per nove e così via; il campo diventa quindi trascurabile a grandi distanze.
Poiché una carica elettrica può essere positiva o negativa, il campo elettrico è un campo vettoriale, il che significa che ha una direzione e una grandezza. Due oggetti caricati elettricamente sperimenteranno una forza repulsiva se hanno lo stesso tipo di carica e una forza attrattiva se hanno tipi diversi di carica. La forza sperimentata da un oggetto carico in un campo elettrico può essere calcolata come F = Eq, dove F è la forza in Newton, E è il campo elettrico in volt per metro (v / m) e q è la carica in Coulomb. Questa equazione può essere riorganizzata per dare la forza del campo, E, in volt al metro: E = F / q. Questi esempi si applicano a piccoli oggetti appuntiti; per corpi più complessi o multipli, i calcoli sono più complicati.
La direzione di un campo elettrico è definita come la direzione in cui la forza elettrica sarebbe percepita da un oggetto con una carica positiva collocata nel campo. Pertanto, il campo punta lontano da una carica positiva e verso una carica negativa, poiché le cariche simili si respingono e diversamente dalle cariche si attraggono. Nel caso di due corpi con lo stesso tipo di carica, ciascuno sperimenterebbe una forza - calcolabile dall'equazione F = Eq - diretta lontano dall'altro oggetto. Al contrario, per due corpi caricati in modo opposto, ciascuno sperimenterebbe una forza diretta verso l'altro oggetto.
Una linea di campo elettrico può essere tracciata con una freccia che punta lontano da una carica positiva e punta verso una carica negativa. Pertanto, un oggetto caricato positivamente verrebbe rappresentato con linee di campo che puntano lontano da esso in tutte le direzioni e un oggetto caricato negativamente con linee di campo convergenti su di esso. Questo, tuttavia, è solo una convenzione e non indica che c'è qualcosa di fisico che punta in una direzione particolare.
Il concetto di campo elettrico come descritto sopra fa parte della fisica "classica". La descrizione classica funziona bene per le applicazioni quotidiane, ma non spiega cosa sta realmente accadendo quando gli oggetti carichi si attraggono o si respingono l'un l'altro. Un ramo della teoria quantistica noto come elettrodinamica quantistica (QED), tenta di farlo in termini di scambio di fotoni, i portatori della forza elettromagnetica.