Differenza tra campo elettrico e campo gravitazionale

Differenza principale - Campo elettrico vs campo gravitazionale

In fisica, i campi elettrici e gravitazionali sono concetti molto importanti. Un campo elettrico è un modello che viene utilizzato per spiegare influenze e comportamenti di cariche e campi magnetici variabili. I campi elettrici sono prodotti da particelle di carica stazionarie e campi magnetici variabili. Quindi, le particelle neutre non possono creare campi elettrici. Un campo gravitazionale, d'altra parte, è un modello che viene utilizzato per spiegare i fenomeni gravitazionali delle masse. Anche se le particelle neutre come i neutroni non interagiscono attraverso le forze elettromagnetiche, agiscono attraverso le forze gravitazionali. Questa è la principale differenza tra campo elettrico e campo gravitazionale. Questo articolo cerca di descrivere la differenza tra campo elettrico e campo gravitazionale in dettaglio.

Cos'è un campo elettrico

In fisica, un campo elettrico è un modello utilizzato per spiegare o comprendere le influenze e i comportamenti delle cariche e dei campi magnetici variabili. In questo modello, un campo elettrico è rappresentato da linee di campo. Le linee del campo elettrico sono dirette verso le cariche negative mentre sono dirette verso l'esterno da cariche positive. I campi elettrici sono prodotti da cariche elettriche o campi magnetici variabili. A differenza delle spese (negative e positive) si attraggono, come le spese (negative-negative o positive-positive) d'altra parte, respingono.

Nel modello del campo elettrico, vengono discusse diverse quantità come intensità del campo elettrico, densità del flusso elettrico, potenziale elettrico e Coulomb forze associate a cariche e campi magnetici variabili. L'intensità del campo elettrico in un dato punto è definita come la forza su una particella di carica di prova dell'unità stazionaria esercitata da forze elettromagnetiche.

L'intensità del campo elettrico (E) prodotta da una particella di carica punto (Q) è data da

dove r è la distanza tra il punto e la particella carica e ε è la permettività del mezzo.

Inoltre, la forza (F) sperimentata da una carica q può essere espressa come r è la distanza tra due cariche

Il lavoro svolto dalle forze elettromagnetiche in un campo elettrico è indipendente dal percorso. Quindi, i campi elettrici sono campi conservativi.

La legge di Coulomb può essere usata per descrivere un campo elettrostatico. (Un campo elettrico che rimane invariato nel tempo). Tuttavia, le equazioni di Maxwell descrivono sia i campi elettrici che quelli magnetici in funzione delle cariche e delle correnti. Quindi, le equazioni di Maxwell sono molto utili quando si tratta di campi elettrici e magnetici.

Linee di campo gravitazionale (nere) e equipotenziali attorno alla Terra.

Cos'è un campo gravitazionale

Il campo gravitazionale è il campo di forza in interazione gravitazionale che è un modello utilizzato per spiegare e comprendere i fenomeni gravitazionali.

Nella meccanica classica, il campo gravitazionale è un campo vettoriale. Diverse quantità come forza di campo gravitazionale, forza gravitazionale e potenziale gravitazionale sono definite in questo modello. L'intensità del campo gravitazionale in un dato punto è definita come la forza sulla massa di prova unitaria esercitata dalla forza gravitazionale. La forza del campo gravitazionale (g) causata da una massa M in un dato punto è una funzione della posizione del punto. Può essere espresso come

G è la costante gravitazionale universale e r è il vettore unitario nella direzione di r. La forza gravitazionale reciproca tra due masse M ed m è data da 

I campi gravitazionali sono anche campi di forza conservativi poiché il lavoro svolto dalle forze gravitazionali è indipendente dal percorso.

La teoria newtoniana della gravitazione non è un modello molto accurato. Soprattutto, le soluzioni newtoniane si discostano notevolmente dai valori attuali quando si affrontano problemi di gravità elevata. Quindi, la teoria newtoniana della gravitazione è utile solo quando si affrontano problemi di gravità bassa. Tuttavia, è abbastanza preciso da essere utilizzato nella maggior parte delle applicazioni pratiche. Quando si affrontano problemi di gravità elevata, deve essere utilizzata la relatività generale. In bassa gravità, è approssimata alla teoria newtoniana.

Campo di una carica elettrica positiva di fronte a una superficie metallica perfettamente conduttiva orizzontale.

Differenza tra campo elettrico e campo gravitazionale

I campi sono causati da:

Campo elettrico: Il campo elettrico è causato da cariche o campi magnetici variabili.

Campo gravitazionale: Il campo gravitazionale è causato dalle masse.

Resistenza al campo in un campo radiale:

Campo elettrico:

Campo gravitazionale:  

Unità SI dell'intensità del campo:

Campo elettrico: Vm-1 (NC-1)

Campo gravitazionale: Signorina-2 (NKG-1)

Costante di proporzionalità:

Campo elettrico: 1 / 4πε (Dipende dal mezzo come dipende dal mezzo)

Campo gravitazionale: G (costante gravitazionale universale)

Natura della forza:

Campo elettrico: O attraente o ripugnante. (Si alza tra le particelle cariche)

Campo gravitazionale: Sempre attraente. (Sorge tra le masse)

Forza in un campo radiale:

Campo elettrico:  

 (Legge di Coulomb)

Campo gravitazionale:
(Legge di Newton)

Cortesia dell'immagine:

"Electric Field" di Geek3 - Opera personale Questo grafico è stato creato con Vector Field Plot, (CC BY-SA 3.0) tramite Commons Wikimedia 

"Gravitational Field" di Sjlegg - Own work, (Dominio pubblico) via Commons Wikimedia