Legge di Coulomb: il campo attorno a una carica puntiforme
1 · Prevedi
Una sola carica puntiforme è nello spazio. Se allontani un punto di prova al doppio, quanto scende l'intensità del campo elettrico?
- Scende a 1/4: cala col quadrato della distanza.
- Scende a 1/2: cala linearmente.
- Invariata a ogni distanza.
2 · Configurazione
- Apri il preset single-charge e premi Reset. La carica sorgente è fissata a q = 5 nC.
- Attiva la lettura di campo in un punto di prova.
- Imposta la distanza del punto di prova per ogni prova e registra il campo.
3 · Raccogli dati
| Distanza r (m) | Potenziale V (V) | Intensità E (N/C) |
|---|---|---|
| 1.00 | ||
| 2.00 | ||
| 3.00 |
Traccia E (asse y) contro 1/r² (asse x) per le tre prove. Retta per l'origine?
4 · Analizza
- Per una prova, calcola E = kq/r² usando k = 8.99×10⁹ N·m²/C²; q = 5 nC. Confronta con la tabella.
- Con la legge dell'inverso del quadrato, spiega perché raddoppiare la distanza riduce il campo a un quarto, non a metà.
5 · Estendi
- La tua colonna del potenziale (V = kq/r) cala più dolcemente del campo (1/r invece di 1/r²). Spiega perché potenziale e campo hanno dipendenze dalla distanza diverse anche se entrambi provengono dalla stessa carica sorgente.
- La legge di Coulomb E = kq/r² ha esattamente la stessa forma matematica del campo gravitazionale newtoniano g = GM/r². Perché due forze completamente diverse (elettrica e gravitazionale) potrebbero condividere questa struttura dell'inverso del quadrato?
La fisica dietro questo esperimento
Legge di Coulomb
Una carica puntiforme crea un campo elettrico radiale che cala col quadrato della distanza: E = kq/r², dove k = 1/(4πε₀) ≈ 8.99×10⁹ N·m²/C². La forza su una carica di prova è F = qE.