Una sfera con carica Q è ferma sul basamento; una sfera con carica q è sospesa a un filo.
- Regola Q e q: cariche dello stesso segno si respingono, di segno opposto si attraggono.
- Distanza iniziale d sposta soltanto Q: è la distanza orizzontale fra il suo centro e la verticale del filo.
- Leggi la distanza effettiva r fra i centri dopo la deflessione.
- Attiva i vettori: rosso = forza elettrica; blu = peso; verde = tensione; arancione = reazione di contatto, se presente.
- Attiva Mostra cariche per vedere i segni + rossi o − blu sulle due sfere. Con carica nulla i segni scompaiono. Il numero dei simboli è illustrativo; i valori delle cariche si leggono nei controlli.
Si visualizzano posizioni di equilibrio, non le oscillazioni durante il transitorio. Q resta ferma alla quota che q avrebbe con il filo verticale.
Legge di Coulomb: $F_e=k\frac{|Qq|}{r^2}$, dove r è la distanza fra i centri.
Sulla sfera sospesa agiscono il peso, la tensione del filo e la forza elettrica. All'equilibrio la loro somma vettoriale è nulla.
Quando q si sposta, la forza elettrica è diretta lungo la congiungente fra i centri e può avere anche una componente verticale.
Con $\theta$ positivo verso destra e Q a sinistra:
$T\sin\theta=F_{e,x}$
$T\cos\theta+F_{e,y}=mg$
Solo quando la forza elettrica è orizzontale vale $\tan\theta=F_e/(mg)$ in valore assoluto.
Al contatto si aggiunge la reazione normale. Le cariche sono mantenute ai valori impostati: non si simula il trasferimento di carica.
- Massa della sfera sospesa: 100 g.
- Lunghezza L: 28 cm, dal fulcro al centro della sfera sospesa.
- Raggio q: 1,2 cm; raggio Q: 4,4 cm.
- g: 9,81 m/s²; k: 8,987 × 10⁹ N·m²/C².
- Cariche regolabili da −1,3 a +1,3 μC; distanza iniziale da 15 a 50 cm.
Modello: cariche puntiformi poste nei centri; filo ideale teso e senza massa; equilibrio nel piano verticale. La massa di Q non entra nel calcolo perché il suo supporto la mantiene ferma.
Sfere conduttrici reali vicine redistribuiscono la carica: tale effetto, induzione, scariche e passaggio di carica al contatto sono esclusi. La posizione di contatto è soltanto un limite geometrico del modello.
I vettori usano la stessa scala nell'immagine corrente; la scala si adatta ai valori delle forze.
