Campo elettrico

Nel campo della fisica, il settore spaziale nei cui punti è definita una quantità fisica è chiamato campo. Elettrico, invece, è ciò che è legato all'elettricità: la forza che si manifesta attraverso il rifiuto o l'attrazione tra particelle cariche.

In questo quadro, l'area di spazio nei cui punti si definisce l'intensità di una forza elettrica si chiama campo elettrico. I campi elettrici possono essere rappresentati da modelli che descrivono come interagiscono sistemi e corpi con proprietà legate all'elettricità.

L'origine di un campo elettrico sta nell'alterazione prodotta da una carica elettrica nello spazio. Questa carica elettrica modifica le proprietà fisiche dello spazio, dando origine al campo elettrico. Quando un'altra carica viene introdotta nel campo in questione, sperimenta una forza.

Il campo elettrico può anche essere definito come la forza elettrica per unità di carica. Questi campi sono diretti radialmente in una carica negativa e fuori da una carica positiva. La direzione è sempre considerata come quella che eserciterebbe la forza su una carica positiva. In altre parole, quando la carica è negativa, il campo elettrico è interno e radiale; con una carica positiva, il campo è esterno e radiale.

Un campo elettrico, in breve, sorge quando c'è una carica che modifica le proprietà dello spazio. Il campo rappresenta la relazione tra quella carica e una nuova carica elettrica quando le due interagiscono ed esercitano una forza.

Una delle basi teoriche su cui possiamo contare per comprendere il concetto di campo elettrico è la legge di Coulomb, che esprime quanto segue: la grandezza di ogni forza elettrica con cui interagisce una coppia di date cariche a riposo ha un rapporto direttamente proporzionale al prodotto della grandezza di entrambe, ma inversamente proporzionale al quadrato del segmento tra di esse; rispetto alla sua direzione, la linea che le collega la traccia, e la sua forza può essere di attrazione (se hanno segno opposto) o repulsione (se hanno lo stesso segno).

Convenzionalmente, si è stabilito che la legge di Coulomb è quella che ci permette di definire la nozione di campo elettrico nel modo più intuitivo possibile, poiché generalizzandola si ottiene l'espressione del campo tra cariche distribuite a riposo relativo. D'altra parte, quando le cariche coinvolte sono in movimento, diventa necessario fare uso di una definizione più ampia e formale, per la quale entrano in gioco il principio di azione minima e i quadrivettori.

Il principio di azione minima, noto anche come azione di Hamilton o stazionaria, appartiene al campo della meccanica relativistica e classica e serve a descrivere l'evoluzione che un campo fisico o una particella subisce nel tempo mentre è in movimento. Ci sono anche formulazioni basate su questo principio nel campo della meccanica quantistica.

Un quadrivettore, invece, consiste in un vettore quadridimensionale che serve a rappresentare qualsiasi evento nello spaziotempo. Uno dei problemi che portarono alla sua concezione fu l'impossibilità di definire in modo assoluto il tempo tra due punti per tutti gli osservatori senza tener conto del loro stato di moto.

Sono note le linee di campo o linee di forza che servono a visualizzare più chiaramente il modo in cui la direzione di un campo elettrico varia mentre si muove tra due punti nello spazio.