Calcolo potenziale elettrico
Questo calcolo potenziale elettrico fornisce il potenziale in volt. Una carica puntiforme di 10 nC crea a 0,3 m un potenziale di 299,585 V.
Esempio: Quali dati sono noti: Carica puntiforme e distanza · Carica q 10 nC · Distanza r dalla carica 0,3 m → Risultato: V = 299,585 V (potenziale elettrico). Fonte: NIST CODATA 2022: vacuum electric permittivity ε₀ = 8.8541878188 × 10⁻¹² F/m; Coulomb constant k = 1/(4πε₀) = 8.9875517862 × 10⁹ N m² C⁻². Aggiornato al: .
Come si calcola
Il potenziale elettrico V indica l’energia potenziale di una carica unitaria in un punto. Si misura in volt (1 V = 1 J/C). La tensione tra due punti è la differenza dei loro potenziali.
Formule
Per una carica puntiforme q, V = k·q / r con la costante di Coulomb k = 1/(4π·ε₀) = 8.987.551.786,2 N·m²/C² (ε₀ = 8,8541878188 × 10⁻¹² F/m, CODATA 2022). Il campo vale E = k·|q| / r². In generale V = W / q (lavoro per carica) e, in un campo uniforme, V = E·d.
Esempio
Una carica di 10 nC crea a r = 0,3 m il potenziale V = 8.987.551.786,2 · 10 · 10⁻⁹ / 0,3 = 299,585 V; il campo lì è E = 998,617 V/m. Con −10 nC si ottiene -299,585 V. Se si compiono 3 mJ di lavoro su 10 µC, V = 3 · 10⁻³ / (10 · 10⁻⁶) = 300 V. In un campo uniforme di 1500 V/m su 0,2 m, V = 300 V.
- Per una carica puntiforme il potenziale cala come 1/r, il campo come 1/r².
- I potenziali di più cariche si sommano semplicemente (sovrapposizione, attenzione ai segni).
- Il risultato vale nel vuoto; negli isolanti è minore secondo la permittività relativa.
Domande frequenti
Che differenza c’è tra potenziale e tensione?
Il potenziale appartiene a un punto (rispetto a uno zero); la tensione è la differenza fra due potenziali.
Come calcolo il potenziale di una carica puntiforme?
Con V = k·q / r. Per 10 nC e 0,3 m si ottengono 299,585 V.
Perché il potenziale può essere negativo?
Perché porta il segno della carica: una carica negativa crea potenziale negativo; −10 nC a 0,3 m danno -299,585 V.
Fonti e riferimenti normativi
- NIST CODATA 2022: vacuum electric permittivity ε₀ = 8.8541878188 × 10⁻¹² F/m; Coulomb constant k = 1/(4πε₀) = 8.9875517862 × 10⁹ N m² C⁻²
- Halliday/Resnick/Walker, Fundamentals of Physics, Kap. „Electric Potential“ (V = kq/r, V = W/q, V = E·d)
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