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La carica elettrica

by Adriana Carelli
Fulmini

Introduzione

Se passiamo un pettine di plastica più volte tra i capelli notiamo che esso esercita una forza attrattiva sui singoli capelli. Vuol dire che l’attrazione tra pettine e capelli è frutto di qualche entità fisica che durante lo strofinamento si trasferisce tra gli uni e gli altri.

Questa entità fisica prende il nome di . Il suo trasferimento da un corpo ad un altro è dovuto al passaggio di alcuni elettroni dagli atomi di un oggetto agli atomi dell’altro oggetto.

Quando vedete fulmini che cadono a Terra o prendete la scossa toccando la portiera della macchina, siete in presenza di un trasferimento di cariche elettriche.

Elettrizzazione mediante

Il processo di elettrizzazione mediante strofinamento era già noto dagli antichi greci, i quali notarono che strofinando l’ambra (élektron, in greco) con un vello, questa poi attrae pagliuzze.

Quando strofiniamo una bacchetta di plastica con un panno di lana abbiamo un trasferimento di elettroni dalla lana alla plastica; a causa di questo eccesso di elettroni la bacchetta viene a trovarsi carica negativamente. La lana, avendo perso elettroni, è diventata carica positivamente. A questo punto possiamo vedere l’attrazione tra la bacchetta di plastica ed i fogliettini di carta come nel video. Per verificare se le bacchette che vogliamo utilizzare sono cariche utilizziamo un elettroscopio.

In modo simile possiamo strofinare una bacchetta di vetro con un panno di seta, entrambi si caricano con segni opposti e una volta caricati sono in grado di attrarre altri oggetti che hanno carica opposta alla loro.

Quindi, nel caso della plastica strofinata con la lana abbiamo un trasferimento di elettroni dalla lana alla plastica che quindi si carica negativamente. Nel caso del vetro strofinato con la seta, è il vetro che cede elettroni alla seta e quindi assume carica positiva.

Abbiamo quindi una regola fondamentale dell’:

Cariche di ugual segno si respingono e cariche di segno opposto si attraggono.

Un conduttore (neutro) isolato può essere caricato mettendolo a contatto con un secondo corpo che possiede un eccesso di cariche elettriche dello stesso segno. Ad esempio se abbiamo una bacchetta di rame (conduttore) neutra e una bacchetta di vetro carica, un flusso di elettroni nel rame migra verso il vetro carico per neutralizzare le cariche positive ivi contenute. Poiché gli elettroni non possono fluire nel vetro perché è un isolante, rimangono localizzati nel punto di contatto. Per caricare tutta la bacchetta di rame quella di vetro deve toccare tutto l’oggetto di rame.

Elettrizzazione per induzione

Avviene quando un corpo carico viene posto vicino ad un conduttore (neutro) isolato. In questo caso le cariche che si trovano su di esso si ridistribuiscono.  In questo caso il corpo A carico positivamente provoca la ridistribuzione delle cariche del corpo cavo B entro cui il corpo A è contenuto, e a sua volta il corpo B provoca una ridistribuzione delle cariche del corpo C posto in prossimità di esso.

Perché prendiamo la scossa?

Vi è capitato che quando scendete dalla macchina e toccate la portiera sentite la scossa? Oppure toccate qualcuno quando indossate un maglione di lana? Oppure mentre accarezzi il gatto? Tutto questo è dovuto all’elettricità statica ed accade soprattutto in autunno ed in inverno.

L’elettricità statica è formata dalla carica elettrica dei materiali, che si forma quando questi frizionano tra loro e sono entrambi isolanti: in questo caso in pratica un oggetto perde alcuni elettroni, avendo quindi una carica positiva, mentre l’altro perde dei protoni, avendo dunque una carica negativa.

Applicazioni industriali delle cariche elettriche

Le forze elettriche tra corpi carichi sono utilizzate in molte applicazioni industriali, fra cui la verniciatura elettrostatica a spruzzo, il rivestimento di superfici con polveri, la stampa a getto d’inchiostro e la riproduzione di immagini mediante fotocopia.

Nella fotocopiatrice i fogli di carta sono carichi positivamente mentre le particelle di polvere nera (toner) sono cariche negativamente, il toner aderisce alla carta mediante forze elettrostatiche.

 

Vedi anche:

Esperimenti di elettrostatica

 

Immagini:

  • Di User:しまでん – Drawn by the contributor User:しまでん, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=5512376
  • Photo by Luca Carrà on Unsplash

 

Bibliografia

 

 

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