PRIMI ESPERIMENTI DI ELETTROSTATICA

La forza elettrica è quella forza che agisce tra corpi elettrizzati cioè che possiedono la carica. Come possiamo elettrizzare un corpo? 

1)La prima esperienza è quella di strofinare una bacchetta di vetro con un panno di seta oppure una bacchetta di plastica con un panno di pelliccia. Avvicinando la bacchetta a pezzettini di carta questi vengono attirati. Diremo che la bacchetta è elettrizzata. Nello strofinare la bacchetta si strappano cariche dal panno alla bacchetta o viceversa. Al posto dei pezzetti di carta possiamo usare un pendolino elettrostatico .

LA CARICA NON SI CREA MA SI TRASFERISCE

2) Per dimostrare sperimentalmente l’esistenza di due tipi di carica, che chiameremo positiva e negativa, e che cariche dello stesso tipo si respingono mentre cariche di tipo opposto si attraggono, possiamo procedere così: si strofina una bacchetta di plastica e la si pone su un supporto in modo che possa ruotare liberamente; successivamente si avvicinano prima una bacchetta di vetro strofinata e poi un’altra bacchetta di plastica strofinata. Si osserva una forza attrattiva nel primo caso e una forza repulsiva nel secondo.

3)ELETTROSCOPIO:  Un altro modo per verificare che un corpo è elettrizzato consiste nell’utilizzare un elettroscopio. Avvicinando una bacchetta carica al pomello dell’elettroscopio, le due foglioline metalliche si allontanano tra loro, indicando la presenza di carica.

Componenti principali

• Pomello metallico: la parte superiore, che si tocca o si avvicina al corpo carico.

• Asta metallica: collega il pomello alle foglioline.

• Foglioline metalliche: sottili lamelle (spesso d’oro o alluminio) che possono aprirsi o chiudersi.

• Contenitore isolante: protegge dalle correnti d’aria e riduce le dispersioni.

Cosa succede quando avvicini un corpo carico

1. Avvicinamento della carica Quando una bacchetta carica viene avvicinata al pomello, le cariche nel metallo dell’elettroscopio si ridistribuiscono (fenomeno di induzione elettrostatica).

2. Ridispersione delle cariche Le cariche dello stesso segno si accumulano sulle foglioline, che quindi:

   • si caricano entrambe con lo stesso tipo di carica,

   • si respingono,

   • e si allontanano visibilmente.

3. Segnale di elettrizzazione L’apertura delle foglioline indica che nell’elettroscopio è presente carica, quindi il corpo avvicinato è elettrizzato.

4)L'ELETTROFORO DI VOLTA: L’elettroforo di Volta è un semplice dispositivo che permette di ottenere ripetutamente cariche elettriche senza dover strofinare ogni volta i materiali.

Com’è fatto

• Piastra di resina (o ebanite): si carica per strofinio.

• Disco metallico con manico isolante.

Come funziona

1. Si strofina la piastra di resina, che si carica (di solito negativamente).

2. Si appoggia il disco metallico sulla piastra: le cariche nel disco si ridistribuiscono per induzione, ma il disco nel complesso resta neutro.

3. Si tocca il disco con un dito: le cariche dello stesso segno della piastra vengono respinte e scaricate a terra.

4. Si solleva il disco: ora è carico (di segno opposto alla piastra) e può dare una scintilla o caricare altri oggetti.

4)Il comportamento dei corpi rispetto alla carica elettrica è diverso. In alcuni materiali, come la plastica, la carica rimane localizzata nel punto in cui si è generata: ad esempio, strofinando una bacchetta di plastica, la carica resta nella zona di strofinio. Questi materiali vengono chiamati isolanti.

In altri materiali, invece, la carica può muoversi liberamente, come accade nei metalli: li definiamo conduttori. La carica che si sposta è sempre quella negativa, perché i portatori di carica sono gli elettroni.

Un corpo risulta carico positivamente se è in difetto di elettroni, mentre è carico negativamente se possiede un eccesso di elettroni.

5)Un corpo si può elettrizzare nei seguenti modi: a) per strofinio b) per contatto c) per induzione. a)Per strofinio le cariche passano dal panno alla bacchetta. b)Per verificare l'elettrizzazione per contatto carichiamo un pomello con l'elettroforo di Volta  e con questo tocchiamo un secondo pomello inizialmente scarico. Per controllare che è carico lo si può avvicinare all'elettroscopio. Oppure possiamo toccare direttamente il pomello dell'elettroscopio e osservare come le foglioline segnalano che questo è rimasto carico. Per scaricare è sufficiente toccare con un dito. Le cariche si disperdono attraverso il nostro corpo. c) Quando si avvicina un corpo carico a un conduttore, le cariche presenti nel conduttore si ridistribuiscono: quelle dello stesso segno del corpo esterno tendono ad allontanarsi il più possibile, mentre quelle di segno opposto si avvicinano. Si crea così una separazione di carica che rende il conduttore temporaneamente elettrizzato per induzione. Questa situazione scompare non appena il corpo carico viene allontanato. Per caricare in modo permanente un conduttore A tramite induzione, si procede così:

1. Si avvicina un corpo carico B al conduttore A. Le cariche in A si ridistribuiscono: quelle dello stesso segno di B vengono respinte e si accumulano nella parte più lontana.

2. Si collega A a Terra (messa a massa) mentre B è ancora vicino. Le cariche dello stesso segno di B, respinte verso il punto di contatto, si disperdono nel terreno.

3. Si interrompe il collegamento a Terra mantenendo ancora vicino il corpo B. A questo punto nel conduttore rimangono solo cariche di segno opposto rispetto a quelle di B.

4. Si allontana il corpo carico B. Ora il conduttore A rimane carico in modo permanente, con carica di segno opposto a quella del corpo B.