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Il lavoro della forza elettrostatica

Il lavoro della forza elettrostatica

Disciplina: Fisica Elettromagnetismo 
di Paolo Cavallo, 21 Ottobre 2012

Luca solleva un dubbio:

Vorrei un chiarimento circa il segno del lavoro del campo a proposito del seguente esercizio, la cui risoluzione è piuttosto semplice, ma di cui mi sfugge la teoria.
Ecco il testo: Tre cariche q1 = –4·10–8 C, q2 = 3·10–8 C, q3 = 2·10–9 C sono poste sui vertici di un triangolo equilatero di lato l = 60 cm. Calcola il lavoro W fatto dalle forze elettrostatiche per portare q3 all'infinito. Il risultato è W = –(Uf–Ui) = –q3(Vf–Vi) e considerando il potenziale all'infinito uguale a zero si otterrà W = q3·Vi che verrà negativo. La mia domanda è, perché il lavoro del campo viene negativo se la risultante delle forze agenti su q3 spingerebbe naturalmente questa carica verso l'esterno (del triangolo) quindi all'infinito? Il lavoro del campo non è negativo quando il campo stesso fa qualcosa di «non naturale»?

Ecco la mia risposta:

L'osservazione di Luca è acuta. Se traccio un disegno della configurazione delle tre cariche, e disegno i vettori forza agenti su q3, costruendo quindi la forza risultante, ottengo un vettore forza che punta all'esterno del triangolo.

L'errore di Luca sta nella frase successiva: «quindi all'infinito». La forza risultante tende a spostare q3 nella direzione indicata, allontanandola da q2 che la respinge e avvicinandola a q1 che la attrae. A un istante successivo, di conseguenza, la forza attrattiva diretta verso q1 aumenterà e quella repulsiva diretta verso q2 diminuirà: di conseguenza la forza risultante sarà più vicina a una forza attrattiva diretta verso q1. Il processo continuerà finché q3 finirà per cadere su q1 descrivendo un arco di curva.

Tag: campo elettrico, carica elettrica, energia potenziale, forza, forza risultante, lavoro


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