Campo e potenziale elettrico.

76. Campo elettrico. — Quando sono presenti diverse cariche elettriche in un mezzo isolante, esse eserciteranno azioni elettriche attrattive o ripulsive su una piccolissima pallina carica, ovunque questa si trovi; ma tali azioni riusciranno sensibili solo in una porzione limitata di spazio, che noi chiameremo campo di forza elettrica, o anche campo elettrico dovuto alle cariche medesime. In ciascun punto del campo la pallina sarà sottoposta alle forze provenienti dalle diverse cariche agenti; queste forze si potranno comporre, con la regola del parallelogrammo, in una risultante unica che avrà una certa direzione e una certa intensità, dipendenti dalla posizione della pallina. La direzione di quella risultante in ciascun punto del campo, quando la pallina è carica positivamente, chiamasi direzione del campo. Quanto all’intensità essa dipende dalla carica della pallina, poichè, ad esempio, raddoppiando questa, si raddoppiano tutte le forze dovute alle varie cariche agenti e si raddoppia perciò la risultante.

L’intensità che questa assume in un punto quando la pallina porta l’unità elettrostatica di carica elettrica positiva si chiama intensità del campo A in quel punto.

Così se noi diciamo che nel punto A di un campo questo è diretto secondo AB e ha l’intensità 200, ciò vorrà dire che una pallina piccolissima collocata in A, e portante l’unità di carica, è sottoposta alla forza di 200 dine diretta nel senso AB.

Se noi accompagniamo la pallina, mentre essa si sposta per virtù delle forze elettriche, obbligandola a non deviare in ciascun punto dalla direzione della forza cui è soggetta in quel punto, la pallina traccerà nel campo una linea, curva in generale, che si chiama linea di forza. La direzione del moto è così, in ogni punto, quella del campo; e poichè essa in una traiettoria curva coincide con la direzione della tangente alla curva, possiamo anche dire che la tangente alla linea di forza dà in ogni punto la direzione del campo.

Le figure 98, 99 e 100 danno appunto la distribuzione delle linee di forza dovute: a una carica disseminata su una sfera, a due cariche opposte esistenti sulle sfere A e B, o alle cariche opposte distribuite su due piatti paralleli A e B. Nell’ultimo caso le linee di forza sono parallele; si dice allora che il campo è uniforme.

Nel caso della fig. 98 le linee di forza divergono dalla superficie come i raggi della sfera, o anche come i raggi luminosi partenti da una sorgente puntiforme collocata nel centro, la quale, come abbiamo visto in Fotometria, produce illuminamenti decrescenti al crescere della distanza, in proporzione inversa del quadrato di questa. Se perciò si disegnano un certo numero limitato di raggi, distribuiti regolarmente come nella figura, l’illuminamento sarà maggiore ove i raggi disegnati son più fitti, e anzi sarà proporzionale al numero dei raggi medesimi che perfora 1 cm.² della superficie illuminata. Un sistema di rappresentazione analogo può servire anche per il campo elettrico. Supponiamo che sia nota l’intensità del campo nei varii punti d’una superficie, e si disegni un numero limitato di linee di forza così distribuite che per ogni cm.² della superficie ne passino tante quanto è il valore numerico dell’intensità in quella regione. Prolungando dalle due parti quelle linee, e quelle soltanto, si può dimostrare che ove le linee son più addensate, ivi il campo è più intenso, in proporzione del numero di linee che penetrano normalmente in un cm². Cosicchè rappresentando il campo con questo sistema di linee, come fece per primo Faraday, si ha immediatamente la direzione di esso nei diversi posti, e se ne può intuire la intensità dal loro maggiore o minore addensamento.

In particolare nel caso della fig. 100 le linee hanno lungo il loro percorso distanza costante; cosicchè nella regione compresa tra i piatti, e lontano dai bordi, il campo avrà ovunque la stessa intensità.

È questa un’altra caratteristica del campo uniforme.