Potenziale Elettrico
Il potenziale elettrico, indicato con V (o talvolta φ), è una quantità fisica scalare che descrive l’energia potenziale di una carica elettrica unitaria in un campo elettrostatico. È definito come la quantità di energia di lavoro necessaria per spostare una carica elettrica unitaria da un punto di riferimento a un punto specifico in un campo elettrico. Sebbene il concetto di potenziale elettrico sia utile per comprendere i fenomeni elettrici, solo le differenze di energia potenziale sono misurabili. Queste differenze sono misurate con un voltmetro. È importante notare che una differenza di potenziale elettrico è analoga a una differenza di potenziale gravitazionale.
Definizione e Formula
Il potenziale elettrico Va in un punto a è dato da Va = Ua/q, dove Ua è l’energia potenziale elettrica e q la carica elettrica. Nel Sistema Internazionale (SI), il potenziale elettrico è espresso in joule per coulomb (J⋅C-1), o volt (V). La differenza di potenziale elettrico tra due punti è uguale al lavoro che sarebbe necessario per spostare una carica di prova positiva unitaria tra quei punti.
Potenziale Elettrico e Campo Elettrico
Il campo elettrico E è analogo a g, l’accelerazione dovuta alla gravità, che è in realtà il campo gravitazionale. Tutto ciò che abbiamo imparato sulla gravità e su come le masse rispondono alle forze gravitazionali può aiutarci a comprendere come le cariche elettriche rispondano alle forze elettriche. Il potenziale elettrico generato da una carica puntiforme Q, a una distanza r dalla carica, è osservabile.
Electronvolt – Unità di Energia
Nella fisica atomica e subatomica, le misure di energia in joule richiedono spesso potenze di dieci scomode. Un’unità più conveniente (ma non SI) è l’electronvolt (eV). Un electronvolt è pari all’energia guadagnata da un singolo elettrone quando viene accelerato attraverso una differenza di potenziale elettrico di 1 volt. Il lavoro fatto sulla carica è dato dalla carica per la differenza di tensione, quindi il lavoro W su un elettrone è W = qV = (1.6 x 10-19 C) x (1 J/C) = 1.6 x 10-19 J.
Differenza di Potenziale Elettrico
Per i circuiti elettrici, la differenza di potenziale elettrico è nota come tensione. È la differenza di potenziale elettrico tra due punti di un circuito elettrico. La differenza di potenziale può essere generalizzata all’elettrodinamica, in modo che le differenze di potenziale tra punti siano ben definite anche in presenza di campi variabili nel tempo. In questo caso generale, la differenza di potenziale tra due punti a e b è data dall’integrale di linea del vettore E. La differenza di energia potenziale, Ub – Ua, è pari al negativo del lavoro, Wba, fatto dal campo elettrico mentre la carica si muove da a a b.
Energia Potenziale Elettrica
L’energia potenziale elettrica, denotata con U, è una quantità fisica scalare necessaria per spost
are una carica contro un campo elettrico. L’unità SI dell’energia potenziale elettrica è il joule (J). Ad esempio, l’energia potenziale elettrostatica, UE, di una carica puntiforme q in posizione r in presenza di una carica puntiforme Q, considerando una separazione infinita tra le cariche come posizione di riferimento, è calcolata come segue. Alternativamente, l’energia potenziale elettrica di una data carica o sistema di cariche è definita come il lavoro totale svolto da un agente esterno nel portare la carica o il sistema di cariche dall’infinito alla configurazione attuale senza subire alcuna accelerazione.
Domande Frequenti
Che cos’è il potenziale elettrico?
Il potenziale elettrico, indicato con V (o talvolta φ), descrive l’energia potenziale di una carica elettrica unitaria in un campo elettrostatico.
Qual è l’analogia con il potenziale elettrico?
Una differenza di potenziale elettrico è analoga a una differenza di potenziale gravitazionale. Il campo elettrico E è analogo al campo gravitazionale g.
Qual è l’importanza del potenziale elettrico?
Sebbene il concetto di potenziale elettrico sia utile per comprendere i fenomeni elettrici, solo le differenze di energia potenziale sono misurabili, misurate con un voltmetro.
