Lavoro elettrico

Il lavoro elettrico è il lavoro svolto dal campo elettrico sulle cariche elettriche. Il lavoro elettrico è equivalente all'energia elettrica posseduta dalle cariche in moto ed è misurato in joule, o più comunemente in wattora.

Definizione

Quando su una carica elettrica $q$ agisce una forza $\mathbf {F}$ di qualsiasi natura allora è possibile definire un campo elettrico $\mathbf {E}$ detto campo elettromotore tale che $\mathbf {F} =q\mathbf {E}$. Per definizione il lavoro elettrico elementare $\mathrm {d} L_{e}$ della forza elettrica $\mathbf {F}$ allora è:

$\mathrm {d} L_{e}=q\mathbf {E} \cdot \mathrm {d} \mathbf {s}$

dove $\mathrm {d} \mathbf {s} ={\hat {\mathbf {t} }}\mathrm {d} s$ è lo spostamento lungo il percorso infinitesimo $\mathrm {d} s$ orientato dal versore tangente ${\hat {\mathbf {t} }}$. Il lavoro elettrico lungo un percorso finito $l$ allora è:

$L_{e}=q\int _{l}\mathbf {E} \cdot \mathrm {d} \mathbf {s}$

Descrizione

Lavoro elettrico lungo un percorso chiuso

Il lavoro elettrico lungo un percorso chiuso $l$ è:

$L_{e}=q\oint _{l}\mathbf {E} \cdot \mathrm {d} \mathbf {s} =q{\mathcal {E}}$

dove ${\mathcal {E}}$ è la forza elettromotrice, una grandezza che dipende dal percorso e dal campo elettrico, ma non dalla carica.

Lavoro del campo elettrostatico

Considerato un campo elettrostatico allora il lavoro elettrico dipende esclusivamente dal punto di inizio $A$ e di fine $B$ del percorso essendo questo un campo vettoriale conservativo. Se il percorso scelto fosse chiuso allora il lavoro sarebbe nullo siccome $A\equiv B$ e quindi sarebbe nulla anche la forza elettromotrice, il lavoro del campo elettrostatico allora è:

$L_{e}=q\int _{A}^{B}\mathbf {E} \cdot \mathrm {d} \mathbf {s}$

Per il teorema fondamentale del calcolo integrale il lavoro del campo elettrostatico dalla differenza di potenziale elettrico tra i due estremi del percorso quindi:

$L_{e}=q(V_{B}-V_{A})$

di conseguenza il lavoro elettrico del campo elettrostatico è equivalente alla differenza di energia potenziale elettrica $L_{e}=U_{B}-U_{A}$.

Potenza del lavoro elettrico

Per definizione al lavoro elettrico è possibile associare una potenza $P$ detta potenza elettrica legata al lavoro e al tempo dalla relazione:

$\mathrm {d} L_{e}=P\ \mathrm {d} t$

Considerato che la potenza elettrica è legata alla tensione e alla corrente dalla relazione $P=Vi$ allora il lavoro elettrico è:

$L_{e}=\int _{0}^{t}Vi\ \mathrm {d} t$

Bibliografia

• Paolo Mazzoldi, Massimo Nigro, Cesare Voci, Fisica, vol. 2, EdiSES Editore, 2001, ISBN 88-7959-152-5.

Voci correlate

• Tensione elettrica
• Potenza elettrica