Dipolo elettrico: sovrapporre due cariche opposte
1 · Prevedi
Una carica positiva e una negativa uguale sono a distanza fissa. A metà strada, i loro campi si annullano o si sommano?
- Si annullano esattamente a metà strada.
- I campi sono perpendicolari: né somma né annullamento semplici.
- Si sommano: entrambe spingono/tirano una carica di prova nella stessa direzione a metà strada.
2 · Configurazione
- Apri il preset dipolo e premi Reimposta. Le cariche sono ±3 nC.
- Attiva la lettura di campo al punto medio.
- Imposta la semi-distanza tra ogni carica e il punto medio per ogni prova e registra lì il campo.
3 · Raccogli dati
| Semi-distanza s (m) | Campo al punto medio E (N/C) |
|---|---|
| 1.00 | |
| 1.60 | |
| 2.50 |
Traccia E (asse y) contro 1/s² (asse x) per le tre prove.
4 · Analizza
- Per una prova, calcola E = 2kq/s² usando k = 8.99×10⁹ N·m²/C²; q = 3 nC. Confronta con la tabella.
- Spiega da dove viene il fattore 2: al punto medio il campo uscente della carica positiva e quello entrante della negativa puntano nella stessa direzione, quindi i moduli si sommano.
5 · Estendi
- Lontano da un dipolo (distanza molto maggiore della separazione) il campo cala più in fretta di 1/r² — verso 1/r³ — perché i campi delle due cariche quasi si annullano. Spiega perché un annullamento quasi perfetto a grande distanza rende il campo più debole di quello di una carica puntiforme sola.
- Le molecole d'acqua si comportano come piccoli dipoli (un lato leggermente positivo, l'altro negativo). Spiega perché questa natura dipolare aiuta l'acqua a sciogliere composti ionici come il sale.
La fisica dietro questo esperimento
Sovrapposizione al punto medio di un dipolo
Il campo netto di due cariche è la somma vettoriale dei campi individuali (sovrapposizione). Nel punto medio di un dipolo, il campo della carica positiva punta via da essa e quello della carica negativa punta verso di essa — entrambi nella stessa direzione — quindi si sommano: E = 2kq/s².