La natura dell’elettricità e la carica elettrica
Un po’ di storia: sin dal settimo secolo A.C. si scoprì che l’ambra
gialla se strofinata con un panno di lana acquista la proprietà di
attirare corpuscoli leggeri. Nel sedicesimo secolo Gilbert aveva scoperto
che altre sostanze se strofinate acquistano le stesse proprietà, mentre
altre no.
Dal nome greco dell’ambra fu introdotto il termine
“elettricità”, ad indicare la causa, ancora ignota, dei fenomeni di
interazione fra corpi elettrizzati.

Conclusione:

Il processo di strofinamento trasferisce una piccola quantità di carica da un
corpo all’altro, alterando la neutralità di carica di ciascuno di essi.
G. Pugliese
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La carica elettrica
Ancora…

esistono 2 tipi di carica elettrica, per convenzione:
 + CARICA POSITIVA (ad es. vetro strofinata su seta )
 - CARICA NEGATIVA (ad es. gomma strofinata su pelle)
 Due cariche dello stesso segno si respingono mentre cariche di specie
differente si attraggono.
 La carica elettrica si conserva sempre
Unità di misura della carica è il
Coulomb  [q] = C
Definito in funzione dell’unità di corrente l’ampere (A), come la
quantità di carica che passa attraverso un punto in 1 s quando vi
scorre una corrente di 1 ampere.
G. Pugliese
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Struttura atomica della materia



La materia è costituita da atomi i cui costituenti elementari sono gli
elettroni, il protone ed il neutrone.
La carica è quantizzata ossia: q = ne, dove n = +- 1, +-2…in cui e = 1.6
10-19 C è l’unità di carica elementare.
la carica si conserva.
Dimensioni Massa
carica
e
< 10-17 m
9.1 10-31 kg
-1.6 10-19 C
p
10-15 m
1.67 10-27 kg
+1.6 10-19 C
n
10-15 m
1.67 10-27 kg
0
G. Pugliese
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Isolati e conduttori
È conveniente classificare le sostanze secondo la loro capacità di
condurre la carica elettrica.

Conduttori: sono i materiali i cui le cariche elettriche si muovono
liberamente (il rame dei fili elettrici o l’alluminio).

Isolanti sono quei materiali che non trasportano facilmente le cariche
(la gomma come il rivestimento dei fili elettrici, il vetro e la
bachelite).
 Semiconduttori: sono sostanze che hanno comportamento intermedio
tra conduttori e isolanti (il silicio e germanio impiegati nei circuiti
integrati dei calcolatori)

Superconduttori: sono sostanze perfettamente conduttrici, che
permettono alle cariche di muoversi al loro interno senza ostacolo
alcuno.
G. Pugliese
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La legge di Coulomb
Con una bilancia di torsione Coulomb dimostrò che: “la
forza di attrazione o di repulsione che si esercita tra due
particelle puntiformi elettricamente cariche poste nel vuoto
è proporzionale al prodotto delle loro cariche ed
inversamente proporzionale al quadrato della distanza tra
esse ed è diretta lungo la congiungente le due cariche.“


q1q2 
1 q1q2 
F1, 2   F2,1  ke 2 ur 
ur
2
r
4 0 r
ur è un versore con direzione congiungente le due cariche
ke = 1/(40) = 8.99 109Nm2/C2 è la costante elettrostatica che
dipende unicamente dalle unità di misura (0  8.85 1012 m-3
Kg-1 s2 C2)
Costante dielettrica del vuoto
G. Pugliese
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Curiosità: negli esperimenti di elettrizzazione per strofinio la
carica della bacchetta può essere dell’ordine di 10-7 C cui
equivale uno spostamento di circa 6 1011 elettroni. Due cariche
di 10-7 C poste a 1 cm di distanza interagiscono con una forza
di:
F = 9 109 10-7 10-7/ 10-4 = 0.9 N …ben misurabile
In elettrostatica la carica di 1C è oltre le possibilità
sperimentali. Gli eccessi di carica su isolanti o conduttori sono
dell’ordine dei 10-6 C = mC o del 10-12 C = pC
G. Pugliese, corso di Fisica-2nda parte
Facoltà di Ingegneria, Foggia
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Principio di sovrapposizione
n particelle cariche interagiscono a coppie e la somma su una
qualsiasi di esse (per es. q) è data dalla somma vettoriale:
(n = 3)
   
F  F1  F2  F3
G. Pugliese, corso di Fisica-2nda parte
Facoltà di Ingegneria, Foggia
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