Superfici equipotenziali
Che cosa sono le superfici equipotenziali?
Vuoi sapere cosa sono le superfici equipotenziali?
Vuoi sapere come sono definite le superfici equipotenziali?
Se si continua la lettura dell'articolo.
Le superfici equipotenziali servono a rappresentare il potenziale elettrico nello spazio così come le linee di campo descrivono il campo elettrico.
Si definisce pertanto una superficie equipotenziale l'insieme di tutti i punti dello spazio in cui il valore del potenziale elettrico assume lo stesso valore.
Esempi di superfici equipotenziali
Nel caso di una carica Q puntiforme, l'espressione che permette di calcolare il valore del potenziale elettrico generato da tale carica nello spazio è:
V = K0 ∙ Q / d
in cui d è la distanza dalla carica a cui si misura il potenziale.
I punti che si trovano dunque alla stessa distanza da Q assumeranno lo stesso potenziale e formeranno superfici sferiche di raggio d concentriche tra di loro contenenti tutte al centro la carica stessa.
Nel caso di un campo elettrico uniforme, come quello ad esempio che si crea tra le due armature di un condensatore e rappresentato da linee di campo parallele tra di loro, le superfici equipotenziali saranno piani perpendicolari alle linee di campo elettrico:
Nel caso di un dipolo elettrico, cioè del sistema formato da due cariche uguali ma di segno opposto, le superfici equipotenziali assumono una conformazione più complessa raffigurata sotto con delle linee tratteggiate per differenziale dalle linee di campo elettrico (linee intere):
Perpendicolarità tra le linee di campo elettrico e superfici equipotenziali
Abbiamo detto che tutti i punti di una superficie equipotenziale assumono lo stesso valore di potenziale elettrico, dunque la differenza di potenziale ΔV tra due punti qualsiasi di tale superficie vale 0.
Ora sappiamo che il lavoro per portare una carica tra questi due stessi punti vale:
L = q ∙ ΔV
ma essendo ΔV=0 allora anche il lavoro è uguale a zero. Il lavoro per definizione è il prodotto scalare della forza per lo spostamento:
L = F ∙ s
Ora per essere nullo il prodotto scalare tra il vettore forza ed il vettore spostamento (entrambi non nulli) questi due vettori devono risultare perpendicolari.
Il vettore forza ha la stessa direzione del campo elettrico mentre il vettore spostamento è adagiato sulla superficie che contiene i due punti. Dunque forza elettrica e spostamento lungo la superficie devono essere perpendicolari ovvero: una superficie equipotenziale risulta perpendicolare in ogni suo punto alla linea di campo elettrico che passa per quel punto.
Link correlati:
Esercizio svolto e commentato sulle superfici equipotenziali
Che cos'è e come funziona la gabbia di Faraday?
Che cos'è la forza elettromagnetica?
Come può essere dimostrato il teorema di Gauss?
Principali applicazioni del teorema di Gauss?
Che cos'è l'equilibrio elettrostatico?
Che cos'è il potere delle punte o effetto punta?
Studia con noi