La forza elettrostatica è conservativa: 3 concetti importanti

An forza elettrostatica che è anche chiamata come forza coulombiana è di natura conservativa. Vediamo in dettaglio di seguito in che modo la forza elettrostatica è conservativa.

La forza elettrostatica, nota anche come forza di Coulomb, è di natura conservativa, il che significa che la quantità totale di lavoro svolto per spostare la carica q da un punto all'altro è indipendente dal percorso compiuto.

Crediti immagine: Mike Corri, Attraente-forza-elettrica-tra-capelli-e-palloncino, CC BY-SA 4.0

In che modo la forza elettrostatica è conservativa?

Prima di capire in che modo la forza elettrostatica è conservativa, in primo luogo, cerchiamo di capire il significato di forza conservativa.

forza conservativa: Si dice che una forza è conservativa quando lo sforzo totale richiesto per trasportare una particella tra due posizioni non è influenzato dal percorso della particella.

Quindi, torniamo alla discussione effettiva se la forza elettrostatica è conservativa.
La spiegazione è che il file La forza elettrostatica è conservativa poiché soddisfa il principio sopra richiamato e non lo viola. Dimostriamolo con un esempio.

Conservazione della forza elettrostatica:

Consideriamo il sistema di due cariche di cui stiamo prendendo una carica positiva unitaria 'Q' dalla posizione A alla posizione B in linea retta e quindi dalla posizione b alla posizione A per qualsiasi altro percorso, come mostrato nella figura seguente . Quindi il lavoro svolto nel prendere in carico da un luogo all'altro su un percorso chiuso dovrebbe essere uguale a zero. Se succede allora, significa che la forza elettrostatica è conservativa.

Ora dalla figura sopra possiamo scrivere che, se prendiamo in carico Q da A a B,

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W_AB = il lavoro svolto nel prendere in carico Q dalla posizione A alla posizione B

W_AB = Q (v_A - V_B) …… (1)

Allo stesso modo, se prendiamo in carico Q da B ad A,

W_BA = il lavoro svolto nel prendere in carico Q dalla posizione B alla posizione A

W_BA = Q (v_B - V_A) …… (2)

(Poiché la differenza di potenziale è il lavoro svolto per unità di carica)

Quindi, il lavoro totale o netto svolto su un percorso chiuso può essere calcolato come,

L = L_AB+ W_BA

Quindi sommando l'equazione 1 e l'equazione 2 otteniamo,

W = Q(V_A - V_B) + Q (v_B - V_A)

W = Q [ V_A - V_B + V_B - V_A ]

W = Q [0]

W = 0

Il lavoro totale svolto è zero perché lo sforzo richiesto per spostare la carica Q da A a B non dipende dal percorso, e quindi la forza elettrostatica è detta conservativa.

Nota: abbiamo già appreso che l'attrazione elettrostatica tra due cariche puntiformi funziona sempre lungo la linea che le collega e che è anche una coppia azione-reazione. Questo è il motivo per cui la forza elettrostatica viene definita forza centrale. E, ancora una volta, è una verità consolidata che nessuno forza centrale è di natura conservatrice.

FAQ

D. Che cos'è la forza elettrostatica o la forza coulombiana?

Ans: Per calcolare la forza che si verifica tra due particelle cariche elettricamente che sono stazionarie nello spazio.

"La legge afferma che l'entità della forza elettrostatica di attrazione o repulsione tra due cariche puntiformi è direttamente proporzionale al prodotto delle grandezze delle cariche e inversamente proporzionale al quadrato della distanza tra di esse".

Dove K (costante di Coulomb) ≈ 8.988×10⁹ N⋅m²⋅C⁻²,

Vedi anche La velocità zero è nel punto più alto: quando, come, perché, problemi e fatti

q1 e q2 = grandezze delle cariche

ed r = distanza tra le due cariche.

Quando due cariche sono collegate da una linea retta, la forza è diretta in un percorso rettilineo tra di loro. La forza esercitata è repulsiva quando le cariche sono identiche e la forza è attrattiva nel caso di cariche opposte.

D. Qual è il significato di un campo elettrico?

Ans: Il campo che viene incontrato da altre particelle cariche.

Un campo elettrico è un campo o una vicinanza in cui una particella carica sente una forza esercitata su di essa.

I campi elettrici possono essere prodotti da cariche elettriche o da campi magnetici variabili nel tempo, a seconda della loro fonte.

Il campo elettrico è dato da

E=F/q

Dove, E = campo elettrico, F = forza di Coulomb e q = carica unitaria di prova

D. Quali sono i diversi esempi di forze conservatrici?

Ans: Di seguito sono riportati gli esempi di forze conservatrici

Forza elettrostatica
Forza gravitazionale
Forza magnetica
Forza della molla
forza centrale

D. Quali sono gli esempi di forza elettrostatica?

Ans: Possiamo osservare la forza elettrostatica nei nostri oggetti della vita quotidiana.

Quando strofiniamo il pettine sui capelli unti sulla testa e poi se quel pettine viene posizionato vicino ai minuscoli pezzi di carta, si osserva che i minuscoli pezzi vengono attratti dal pettine. Ciò accade a causa della forza elettrostatica generata tra questi oggetti.
Se due palloncini si sfregano l'uno sull'altro, sembrano attratti l'uno dall'altro.
Illuminazione nel cielo.

Vedi anche Come trovare la forza in un'osservazione di lente gravitazionale: una guida completa

D. Qual è il significato di forza e campo?

Ans: La forza e il campo sono due cose diverse.

Forza: una forza è qualcosa che può mettere in movimento il corpo dopo l'applicazione di essa.

Campo: un campo è un concetto matematico o un'entità che fa riferimento a uno spazio in cui ogni punto ha un valore.

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Prajakta Gharati

Sono Prajakta Gharat. Ho completato la post-laurea in fisica nel 2020. Attualmente lavoro come esperto in materia di fisica per Lambdageeks. Cerco di spiegare argomenti di fisica facilmente comprensibili in modo semplice.