Elettrificazione e Cariche Elettriche: Metodi, Elettroscopio e Materiali

Metodi di Elettrificazione

L'elettrificazione è il processo attraverso il quale un corpo acquisisce una carica elettrica. Esistono tre metodi principali:

1. Elettrificazione per Strofinio (Attrito)

Questo metodo si verifica quando due corpi vengono sfregati l'uno contro l'altro. Durante lo strofinio, alcuni elettroni passano da un corpo all'altro. Il corpo che perde elettroni acquisisce una carica positiva, mentre il corpo che guadagna elettroni acquisisce una carica negativa. Entrambi i corpi risultano così caricati elettricamente.

2. Elettrificazione per Contatto

L'elettrificazione per contatto avviene quando un corpo già carico elettricamente tocca un corpo neutro. Al momento del contatto, parte della carica del corpo carico si trasferisce al corpo neutro. Se il corpo inizialmente carico è positivo, trasferirà cariche positive (o, più precisamente, attirerà elettroni dal corpo neutro, lasciandolo con un eccesso di cariche positive). Se è negativo, trasferirà elettroni al corpo neutro. I corpi con cariche dello stesso segno si respingono, mentre quelli con cariche opposte si attraggono. Per caricare un corpo per contatto, è sufficiente metterlo in contatto fisico con un corpo già elettrizzato.

3. Elettrificazione per Induzione

L'elettrificazione per induzione si verifica quando un corpo carico si avvicina a un corpo neutro senza toccarlo. La presenza del corpo carico provoca una ridistribuzione delle cariche all'interno del corpo neutro: le cariche di segno opposto a quelle del corpo induttore si accumulano sul lato più vicino, mentre quelle dello stesso segno si allontanano. Ad esempio, se un corpo con carica positiva si avvicina a un corpo neutro, le cariche negative del corpo neutro si concentreranno sul lato più vicino al corpo positivo, e le cariche positive si sposteranno sul lato opposto. Questo processo permette di caricare un corpo neutro senza contatto diretto, spesso collegando il corpo neutro a terra per permettere alle cariche di un certo segno di disperdersi. È importante notare che l'induzione avviene principalmente in materiali conduttori. Il corpo che provoca la carica è detto induttore, mentre il corpo che acquisisce la carica è detto indotto. Se il corpo induttore viene rimosso, la carica indotta sul corpo neutro scompare, a meno che non sia stato messo a terra e poi isolato. Un corpo caricato per induzione può essere considerato "bipolare" perché presenta due poli con cariche di segno opposto.

L'Elettroscopio

L'elettroscopio è uno strumento utilizzato per rilevare la presenza di cariche elettriche su un corpo e determinarne il segno. È costituito da un recipiente di vetro trasparente, una bacchetta metallica che attraversa un tappo isolante, e due sottili foglie metalliche (solitamente d'oro o alluminio) appese all'estremità inferiore della bacchetta. All'estremità superiore della bacchetta è fissata una sfera metallica.

Il tappo isolante è fondamentale per garantire che la carica rimanga confinata all'interno dello strumento, mentre le parti metalliche sono conduttrici per permettere il movimento delle cariche.

Funzionamento dell'Elettroscopio:

1. Corpo carico positivo: Se si avvicina o si tocca la sfera metallica con un corpo carico positivamente, gli elettroni liberi presenti nella bacchetta e nelle foglie vengono attratti verso la sfera, lasciando le foglie con un eccesso di cariche positive. Poiché le foglie hanno ora cariche dello stesso segno, si respingono e si divaricano.
2. Corpo carico negativo: Se si avvicina o si tocca la sfera metallica con un corpo carico negativamente, gli elettroni in eccesso dal corpo carico si trasferiscono alla sfera, alla bacchetta e alle foglie. Le foglie acquisiscono così una carica negativa e, respingendosi, si divaricano.
3. Scarica: Se l'elettroscopio è carico (le foglie sono divaricate) e si tocca la sfera con la mano, le cariche si disperdono attraverso il corpo umano (che è un conduttore) verso terra, e le foglie tornano nella loro posizione originale.

Conduttori e Isolanti

I materiali si distinguono in base alla loro capacità di permettere il movimento delle cariche elettriche:

• Conduttori: Sono materiali che permettono alle cariche elettriche (elettroni) di muoversi liberamente al loro interno. Esempi comuni includono i metalli come rame, argento e oro.
• Isolanti: Sono materiali che non permettono il libero spostamento delle cariche elettriche al loro interno. Gli elettroni sono fortemente legati agli atomi e non possono muoversi facilmente. Esempi includono vetro, plastica, gomma e aria.