Diagramma a bolle con energia elettrostatica

Il diagramma a bolle introdotto nel capitolo sull’energia si estende in modo naturale all’elettrostatica: basta aggiungere una bolla per l’energia potenziale elettrostatica $E_{\text{pot,el}}$. Il sistema di due cariche si rappresenta con questa bolla centrale, collegata alle due energie cinetiche delle particelle ai lati.

Diagramma a bolle per due cariche: $E_{\text{pot,el}}$ al centro, le due energie cinetiche ai lati. Se il sistema è isolato, l’energia totale $E_{\text{tot}}$ si conserva: ogni riga superiore è lo stato iniziale, ogni riga inferiore lo stato finale.

La lettura è la solita: ogni bolla contiene il valore iniziale (in alto) e finale (in basso) di quel tipo di energia; le frecce indicano i trasferimenti interni. Poiché il sistema è isolato, nessuna freccia attraversa il bordo tratteggiato e la somma dei contenuti resta costante.

Il caso più istruttivo è quello di due cariche che si attraggono ($q_1 q_2 < 0$). L’energia potenziale è negativa e, man mano che le cariche si avvicinano, diventa più negativa: il suo valore assoluto cresce. Quell’energia “liberata” non sparisce, ma si travasa nelle due bolle cinetiche laterali, che si riempiono: le particelle accelerano. È esattamente ciò che accade nei problemi di due cariche rilasciate da ferme, dove il calo di $E_{\text{pot,el}}$ fissa l’energia cinetica finale complessiva.

Collegamenti

Argomenti: Elettrostatica Concetti: Energia potenziale elettrostatica Competenze: Bilancio energetico a bolle Metodi: Diagramma a bolle di scambio energetico

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