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Esperimenti di
elettrostatica
Sintesi delle osservazioni di
laboratorio
a cura di F. Barbarossa
Esperimenti di elettrostatica
INTRODUZIONE
Fin dal VI secolo avanti Cristo, i Greci avevano scoperto che una sbarretta di
ambra (eléctron), strofinata con un pezzo di stoffa, aveva la proprietà di
attirare oggetti leggeri, come pezzi di carta, palline di sambuco ecc.
Questa osservazione restò a livello di “giochetto” per quasi
2000 anni, finché non venne ripresa dopo il 1600 e, pur
con molte incertezze interpretative, sviluppata fino a
diventare il fondamento dell’elettrologia.
Esperimenti di elettrostatica
La causa che determina l’attrazione dei pezzetti di carta da parte non solo della
sbarretta di ambra, ma anche di vetro, di ebanite ed altri materiali, viene chiamata
carica elettrica.
?
Fu scoperto in seguito che
dovevano esistere
due specie di carica elettrica.
Esperimenti di elettrostatica
Se si strofinano due sferette di
ebanite con uno stesso panno e
si sospendono ad un filo, esse
tendono a respingersi
Se si strofinano due sferette di
vetro con uno stesso panno e si
sospendono ad un filo, esse
tendono a respingersi
Esperimenti di elettrostatica
Invece
una sferetta di vetro e una di ebanite, strofinate con il medesimo panno,
si attirano
Esperimenti di elettrostatica
Questo comportamento si può spiegare se ipotizziamo che le
coppie di sferette strofinate acquisiscono “proprietà” differenti
collegate a cariche elettriche differenti
Le due sferette di vetro,
strofinate, acquisiscono carica
positiva
Le due sferette di ebanite,
strofinate, acquisiscono carica
negativa
Cariche opposte si
attraggono
-
-
+
-
+
+
Esperimenti di elettrostatica
Fissiamo qualche idea
Lo STROFINIO di sostanze come il vetro e l’ebanite fa nascere, in questi materiali,
qualcosa che chiameremo “carica elettrica”
Gli effetti di questa carica elettrica, che si manifestano con delle forze all’esterno
(attrazione dei pezzetti di carta), sono due e due soltanto: attrazione e repulsione
Dobbiamo quindi ammettere che ci sono due tipi di carica che chiameremo:
“carica positiva” e “carica negativa”.
Esse godono della seguente proprietà:
le cariche di eguale segno si respingono (forze repulsive)
le cariche di segno diverso si attraggono (forze attrattive)
Esperimenti di elettrostatica
Tutte le sostanze si possono elettrizzare per strofinio ?
NO: se proviamo ad elettrizzare per strofinio una barra di metallo, tenendola in
mano, essa non attira pezzi di carta.
Però se la barra di metallo viene tenuta in mano mediante un manico di vetro,
l’elettrizzazione si verifica.
Esperimenti di questo tipo permettono di distinguere i materiali in due categorie:
Materiali isolanti (come il vetro e l’ebanite)
Materiali conduttori (come i metalli)
Nei materiali isolanti la carica
resta localizzata in certi punti
del corpo elettrizzato
Nei materiali conduttori la
carica si distribuisce
dappertutto
Esperimenti di elettrostatica
Elettrizzazione per contatto
Se con una sbarretta elettrizzata si tocca una pallina di sambuco
appesa ad un filo di seta (pendolino elettrico), si vedrà che subito dopo
il contatto la pallina verrà respinta dalla bacchetta.
-
-
-
-
---
-
Questo non può che significare che la
pallina e la bacchetta hanno il
medesimo tipo di carica……….
……quindi dobbiamo trarre la conclusione che
la bacchetta ha “versato” (ceduto) un po’ della
propria carica alla pallina, durante il contatto.
La pallina di sambuco si è elettrizzata per contatto con la
bacchetta elettrizzata, acquisendone il medesimo tipo di carica
Esperimenti di elettrostatica
Elettrizzazione per induzione
(induzione elettrostatica)
Se con la sbarretta elettrizzata ci avviciniamo alla pallina di sambuco
appesa al filo di seta, evitando che vi sia contatto, si noterà che la
pallina si mette in movimento spontaneamente verso la bacchetta.
-
-
-
+
-
-
+ -
-
-
-
Questo comportamento può essere
spiegato solo se si ammette che nella
pallina sono state indotte cariche
elettriche opposte a quelle presenti
nella bacchetta…………..
+
……… di conseguenza dobbiamo ammettere che la
carica elettrica preesista nel corpo e che la vicinanza
della bacchetta, provochi (induca) uno spostamento di
tali cariche, in modo che, cariche dello stesso tipo, siano
più lontane possibili.
Esperimenti di elettrostatica
induzione elettrostatica
Dunque le cariche elettriche preesistono nei corpi e possono essere
separate fra loro dalla presenza di una carica esterna (bacchetta
elettrizzata). Questo fenomeno si chiama induzione elettrostatica.
-
-
-
+ -
+ - +
-
-
Il fenomeno dell’induzione elettrostatica
permane per tutto il tempo durante il quale la
bacchetta inducente è presente, e cessa
quando questa viene allontanata, perché le
cariche all’interno del corpo si miscelano
nuovamente e il corpo torna allo stato neutro.