Elettricità e Cariche: Fondamenti, Struttura Atomica e Leggi Fisiche

L'Elettrificazione dei Corpi e le Cariche Elettriche

L'elettrificazione è il processo attraverso il quale un corpo acquisisce una carica elettrica. Esistono diverse modalità per elettrizzare un corpo:

Elettrificazione per Strofinio

Quando due materiali vengono strofinati tra loro, possono acquisire cariche elettriche. Esempi comuni includono:

• Ambra, ebanite (un tipo di plastica) o bidri, se strofinati con lana, seta o pelle, si elettrizzano e sono in grado di attrarre piccoli pezzi di carta.

Elettrificazione per Contatto

Qualsiasi corpo può essere elettrizzato per contatto diretto con un altro corpo precedentemente elettrizzato.

Natura delle Cariche Elettriche: Attrazione e Repulsione

Le cariche elettriche possono manifestarsi come attrazione o repulsione. Osserviamo che:

• Due sfere di vetro elettrizzate si respingono.
• Due sfere di plastica elettrizzate si respingono.
• Una sfera di plastica elettrizzata e una di vetro elettrizzata si attraggono.

Questo dimostra l'esistenza di due tipi di cariche elettriche: cariche dello stesso segno si respingono, mentre cariche di segno opposto si attraggono.

La Struttura Elettrica degli Atomi

Gli atomi sono i costituenti fondamentali della materia e sono composti da:

• Nucleo: Contiene i protoni, che hanno una carica elettrica positiva, e i neutroni, che sono elettricamente neutri (non caricati). Queste particelle sono strettamente confinate nel nucleo.
• Corteccia (o Nuvola Elettronica): Contiene gli elettroni, che hanno una carica elettrica negativa. Gli elettroni sono meno legati all'atomo rispetto ai protoni nel nucleo.

Principio di Conservazione della Carica Elettrica

In un sistema isolato, la carica elettrica totale rimane costante. Questo significa che:

• Gli elettroni possono muoversi da un atomo di un corpo ad altri atomi.
• La carica elettrica negativa acquisita da un corpo è uguale alla carica elettrica positiva acquisita dall'altro corpo.

Se non ci sono influenze esterne aggiuntive, la somma algebrica delle cariche elettriche (tenendo conto del segno) rimane invariata.

Il Coulomb e la Misura della Carica

Il Coulomb (C) è l'unità di misura della carica elettrica. Un Coulomb corrisponde alla carica elettrica di circa 6.25 trilioni (6.25 x 10¹⁸) di elettroni.

Strumenti per la Rilevazione e Misura delle Cariche

L'Elettroscopio

L'elettroscopio è uno strumento utilizzato per rilevare la presenza di cariche elettriche. È costituito da:

• Un bicchiere di vetro.
• Una barra di metallo che attraversa il bicchiere.
• Due sottili lamine d'oro o di altro metallo leggero, poste all'estremità inferiore della barra, all'interno del bicchiere.

Per verificare se un corpo è elettrizzato, lo si mette a contatto con la sfera metallica superiore dell'elettroscopio. Se il corpo è carico, le lamine si elettrizzano per contatto e, avendo acquisito cariche dello stesso segno, si respingono, divaricandosi.

L'Elettrometro

L'elettrometro è una versione più avanzata dell'elettroscopio che incorpora una scala graduata. Questo permette non solo di rilevare la presenza di una carica, ma anche di misurarne il valore.

La Legge di Coulomb

Charles-Augustin de Coulomb investigò le forze tra cariche elettriche utilizzando una bilancia di torsione. Attraverso le sue misurazioni, scoprì che:

1. A una distanza costante tra le cariche, la forza elettrica è direttamente proporzionale alle cariche stesse.