Campo elettrico

Il concetto di campo elettrico, ma più in generale di campo di forze, nasce dall’esigenza di spiegare in maniera piuttosto semplice il concetto di azione a distanza, cioè il fatto che due corpi possano interagire senza contatto alcuno.
La difficoltà nell’accettare un simile concetto sta nel fatto che un campo di forze non dà alcuna avvisaglia della sua esistenza finché esso non è costretto ad agire per via di una perturbazione esterna.

Un campo elettrico, ad esempio, resta nel suo stato di inattività finché nel suo spazio d’azione (anche infinito, in teoria) non viene posta una carica elettrica: in quel momento esso agisce con una forza sulla carica introdotta. Quanto detto ci dà dunque un modo per verificare se in un dato punto dello spazio sia presente o meno un campo elettrico: si pone una carica nel punto in questione e si osserva se su di essa agisce o meno una forza; in caso affermativo si ha un campo nel punto, altrimenti no.

Come si definisce in maniera più rigorosa un campo elettrico?
Innanzitutto bisogna fare in modo che la carica introdotta non perturbi troppo lo spazio intorno ad essa, per cui bisogna considerare una carica quanto più piccola possibile; questo si traduce perfettamente nella seguente formula:
\begin{equation}
\overset{\rightarrow}{E} = \lim_{q \rightarrow 0} \frac{\overset{\rightarrow}{F_{q}}}{q}
\end{equation}

Dalla formula appena citata si deduce immediatamente che un campo elettrico ha come unità di misura Newton su Coulomb, ossia:
\begin{equation}
[E] = N \cdot C^{-1}
\end{equation}

Perché considerare una carica infinitesimamente piccola?
Come già anticipato, la carica introdotta deve modificare quanto meno possibile le condizioni dello spazio in cui viene immersa. Supponiamo ad esempio che nelle vicinanze del punto in questione vi sia un corpo (non puntiforme) elettricamente scarico.
Per vicinanza della carica di prova in esso si verifica una elettrizzazione per induzione: gli elettroni migrano verso la carica, se essa è positiva, dal lato opposto altrimenti. In ognuno dei due casi, pur restando nulla la carica totale del corpo, l’addensarsi degli elettroni da una o dall’altra parte provoca difatti la presenza di due cariche uguali in due punti distinti dello spazio e, di conseguenza, un campo elettrico all’esterno (il che non rappresenta le condizioni reali dello spazio).