Quiz 1 – Risposta D

Il potenziale elettrico 𝐕\mathbf{V}, o meglio la differenza di potenziale elettrico 𝚫𝐕\mathbf{\Delta V}, è definito come il rapporto tra l’energia potenziale in gioco quando una carica si sposta in un campo elettrico e la carica stessa: 𝚫𝐕=\mathbf{\Delta V =} 𝚫𝐔𝐞𝐥𝐪\frac{\mathbf{\Delta}\mathbf{U}_{\mathbf{el}}}{\mathbf{q}}

Di conseguenza la variazione di energia potenziale elettrica quando una carica attraversa una differenza di potenziale vale 𝚫𝐔𝐞𝐥=𝐪⋅𝚫𝐕\mathbf{\Delta}\mathbf{U}_{\mathbf{el}}\mathbf{= q \cdot \Delta V}. Per il calcolo consideriamo la carica di un elettrone che viene denominata convenzionalmente “𝐞\mathbf{e}”; tenendo conto della carica negativa dell’elettrone utilizzeremo il valore 𝐪=−𝐞\mathbf{q = - e}.

Per la differenza di potenziale consideriamo che l’elettrone passa verso un potenziale più alto, quindi 𝚫𝐕=+𝟐𝟎𝟎𝐕\mathbf{\Delta V = + 200\ V} :

𝚫𝐔𝐞𝐥=𝐪⋅𝚫𝐕=−𝐞•𝟐𝟎𝟎=−𝟐𝟎𝟎𝐞𝐕\mathbf{\Delta}\mathbf{U}_{\mathbf{el}}\mathbf{= q \cdot \Delta V = - e \bullet 200 = - 200\ eV}

L’energia così calcolata è misurata in “elettronvolt” 𝐞𝐕\mathbf{eV} invece della classica misura in joule prevista dal sistema internazionale.

Il segno negativo della differenza di energia potenziale elettrica è coerente con il fatto che le cariche negative si muovono spontaneamente verso potenziali maggiori, ma perdono energia potenziale. Similmente ad una massa che cade al suolo attratta dalla massa del pianeta; cadendo perde energia potenziale gravitazionale 𝚫𝐔𝐠𝐫𝐚𝐯=𝐦⋅𝐠•Δ𝐡<𝟎\mathbf{\Delta}\mathbf{U}_{\mathbf{grav}}\mathbf{= m \cdot g \bullet \mathrm{\Delta}h < 0} perché in caduta diminuisce l’altezza dal suolo Δ𝐡<𝟎\mathbf{\mathrm{\Delta}h}\mathbf{< 0}; L’energia potenziale gravitazionale si trasformerà in altre forme di energia, tipicamente energia cinetica.

Similmente l’elettrone “cade” perso potenziali elettrici positivi, perdendo energia potenziale elettrica; energia che di trasformerà in altre forme a seconda della situazione.