Principi Fondamentali di Fisica: Elettromagnetismo, Energia e Lavoro
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Carica Elettrica
La carica elettrica è una proprietà fondamentale della materia che si manifesta in due tipi: negativa (come l'elettrone) e positiva (come il protone). Si misura in coulomb (C).
Legge di Coulomb
La Legge di Coulomb descrive l'interazione tra cariche elettriche. Le cariche dello stesso segno si respingono, mentre quelle di segno opposto si attraggono, con una forza che è direttamente proporzionale al prodotto delle loro cariche e inversamente proporzionale al quadrato della distanza che le separa.
Campo Elettrico
Il campo elettrico è un vettore la cui direzione è quella che seguirebbe una carica positiva posta in un determinato punto. Il suo modulo è definito come il rapporto tra la forza elettrica (F) che agisce su una carica di prova (q) e il valore di tale carica: E = F/q.
Principio di Sovrapposizione
Il Principio di Sovrapposizione afferma che la forza totale o il campo elettrico totale su una carica, dovuti a un sistema di altre cariche, è la somma vettoriale delle singole forze o dei singoli campi prodotti da ciascuna carica.
Linee di Campo Elettrico
Le linee di campo elettrico sono linee immaginarie che indicano la direzione del campo elettrico in ogni punto, ovvero la traiettoria che seguirebbe una carica positiva posta in quel punto. Sono sempre linee aperte che partono da cariche positive (o dall'infinito) e terminano su cariche negative (o all'infinito).
Differenza di Potenziale Elettrico
La differenza di potenziale elettrico (o tensione) tra due punti è il rapporto tra il lavoro svolto dalla forza elettrica per spostare una carica tra quei due punti e il valore di tale carica.
Principio di Sovrapposizione del Potenziale Elettrico
Il Principio di Sovrapposizione del Potenziale Elettrico afferma che il potenziale elettrico totale in un punto, dovuto a un sistema di cariche, è la somma algebrica dei potenziali creati da ciascuna carica.
Potenziale Elettrico
Il potenziale elettrico (V) in un punto è l'energia potenziale elettrica (Ep) per unità di carica positiva posta in quel punto. La sua formula è: V = Ep / q.
Lavoro
Il lavoro (W) è il trasferimento o la trasformazione di energia che si verifica quando una forza provoca uno spostamento.
Lavoro della Forza di Attrito
Il lavoro della forza di attrito è sempre negativo ed è il prodotto della forza di attrito per la distanza percorsa.
Potenza
La potenza (P) misura la velocità con cui viene trasferita l'energia o con cui viene compiuto un lavoro.
Energia
L'energia è la capacità di un corpo di compiere lavoro.
Energia Cinetica
L'energia cinetica (Ec) è l'energia che un corpo possiede grazie al suo movimento, in particolare, grazie alla sua velocità e massa. La sua formula è: Ec = 1/2 mv².
Energia Potenziale
L'energia potenziale (Ep) è l'energia che un corpo possiede a causa della sua posizione o configurazione. Può essere di diversi tipi:
- Gravitazionale: in prossimità della superficie terrestre (Ep = mgh).
- Elastica: immagazzinata in una molla compressa o estesa.
- Elettrica: dovuta alla posizione di una carica in un campo elettrico o in prossimità di altre cariche.
- Gravitazionale Universale: tra due masse (secondo la legge di gravitazione universale).
- Altre forme.
Teorema dell'Energia Cinetica (o delle Forze Vive)
Il Teorema dell'Energia Cinetica afferma che: "Il lavoro totale svolto dalle forze su un corpo è uguale alla variazione della sua energia cinetica."