Densità di carica

La densità di carica elettrica (simile al concetto di densità di massa) indica il rapporto tra la quantità di carica elettrica presente in una porzione dello spazio e la regione stessa. È uno strumento che idealizza una distribuzione continua di cariche, approssimazione utile per gestire le somme di cariche come semplici integrali.

Densità lineare di carica

Nel caso di una distribuzione uniforme, la densità lineare di carica, indica il rapporto tra la carica(Q) distribuita su un filo, una sbarra o qualsiasi altra grandezza a simmetria unidimesionale e la sua lunghezza(d) lungo l'ascissa curvilinea. In formule $\lambda ={\frac {Q}{d}}$ . Si misura, considerando le grandezze nel S.I, in C/m.

Densità superficiale di carica

Nel caso di una distribuzione uniforme, la densità superficiale di carica, indica il rapporto tra la carica (Q) distribuita su una superficie qualsiasi e l'area S della superficie stessa.^[1] In formule $\sigma ={\frac {Q}{S}}$ . Si misura, considerando le grandezze nel SI, in C/m².

Densità volumetrica di carica

Nel caso di una distribuzione uniforme, la densità volumetrica di carica, indica il rapporto tra la carica distribuita all'interno di un solido qualsiasi (Q) e il suo volume (V). In formule $\rho ={\frac {Q}{V}}$ . Si misura, considerando le grandezze nel S.I, in C/m³.

La densità di carica è massima in prossimità di spigoli e punte, dove è misurabile la maggiore concentrazione di particelle elettriche libere. Il campo elettrico è conservativo. Inoltre esso ha divergenza nulla nelle regioni in cui non vi è carica.

Su uno spigolo si accumulano le cariche "portate" dalle linee di campo che insistono sui due lati della punta. Il fenomeno è più rilevante su punte di oggetti piramidali o conici, dove è massimo il numero delle linee di campo che si incontrano nel vertice.

In base a questo principio, funziona il parafulmine che deve le sue proprietà non solo al materiale conduttivo, ma anche alla forma geometrica a punta.

Note

^ (EN) IUPAC Gold Book, "surface charge density"

Bibliografia

Corrado Mencuccini, Vittorio Silvestrini, Fisica II, Napoli, Liguori Editore, 2010, ISBN 978-88-207-1633-2.
(EN) John D Jackson, Classical Electrodynamics, 3rd Edition, Wiley, 1999, ISBN 0-471-30932-X.
(EN) Maxwell, James Clerk, "A Treatise on Electricity and Magnetism", Clarendon Press, Oxford, 1873
(EN) Tipler, Paul (1998). Physics for Scientists and Engineers: Vol. 2: Electricity and Magnetism, Light (4th ed.). W. H. Freeman. ISBN 1-57259-492-6
(EN) Serway, Raymond; Jewett, John (2003). Physics for Scientists and Engineers (6 ed.). Brooks Cole. ISBN 0-534-40842-7
(EN) Saslow, Wayne M.(2002). Electricity, Magnetism, and Light. Thomson Learning. ISBN 0-12-619455-6. See Chapter 8, and especially pp. 255–259 for coefficients of potential.
G. Gerosa, P. Lampariello, Lezioni di Campi Elettromagnetici, Seconda edizione, Roma, Ingegneria 2000, 2006, ISBN 978-88-86658-36-2.