Elettrizzazione per strofinio

Un corpo è neutro quando la somma algebrica tra protoni, ovvero portatori di carica positiva, ed elettroni, portatori di quella negativa, è pari a 0.

Il fenomeno dell'elettrizzazione per strofinio nel vetro (che si carica positivamente) avviene perché, strofinandolo, si sottraggono al materiale elettroni ed esso assume quindi carica positiva.

Il corpo si carica negativamente invece quando il corpo che lo strofina gli cede elettroni.

Conduttore

Un corpo è detto conduttore quando gli elettroni della fascia elettrica più esterna hanno una libertà di movimento all'interno della fascia microscopica del materiale. Se un corpo non ha questa caratteristica è detto isolante.

Elettrizzazione per contatto

Avendo un corpo conduttore carico, lo si mette in contatto con altro conduttore neutro: il risultato è la formazione di un unico grande conduttore perché gli elettroni sono liberi di muoversi in entrambi i conduttori.

Con il contatto parte della carica viene trasferita nel conduttore neutro in modo tale che la carica complessiva del conduttore unico (formato dai due conduttori iniziali) sia pari a quella che possedeva il conduttore carico.

Separando nuovamente i due conduttori, la carica prima trasferita rimarrà sul secondo conduttore il quale rimarrà quindi carico. Il risultato è due conduttori carichi entrambi con una carica pari alla metà di quella che possedeva il primo conduttore inizialmente.

Coulomb

Il coulomb è la misura della quantità di carica ed è definito in modo tale che:

1 e^- = 1,6·10^-19 C

ovvero

1 C ≈ 6·10¹⁸ e^-

Conservazione della carica elettrica

La carica elettrica non viene né creata né distrutta, viene solo trasferita da un corpo all'altro. Nell'ambito di più corpi che formano un sistema, le cariche si trasferiscono da un corpo all'altro.

Legge di Coulomb

Descrive in modo completo la forza con cui interagiscono due corpi puntiformi carichi.

La forza elettrica è una delle forze fondamentali della Natura (gravitazionale, elettrica, nucleare forte, nucleare debole).

Le legge di Coulomb è stata formulata mediante l'uso di una bilancia di torsione e afferma che:

Due corpi puntiformi carichi interagiscono con una forza diretta lungo la loro congiungente, di verso attrattivo se portano cariche discorsi, di verso repulsivo se portano cariche concordi, di modulo:

dove:

Q sono le cariche dei due punti espresse in Coulomb

r è la distanza tra le due cariche

k è una costante che dipende dal mezzo. Nel vuoto

Si ha una nuova definizione di Coulomb:

Quantità di carica che, attribuita a due corpi puntiformi posti nel vuoti alla distanza di 1 metro, li fa interagire secondo una forza di intensità 9·10⁹ Newton.

Costante del mezzo relativa al vuoto

Definiamo k₀ come

dove è chiamata costante dielettrica del vuoto e vale 8,85·10^-12

Abbiamo quindi una nuova definizione della forza di Coulomb:

Per ogni mezzo esiste un preciso valore di k che si può indicare come

dove rappresenta la costante dielettrica del mezzo in questione.

Solitamente però per ogni materiale si indica ovvero la costante del mezzo relativa al vuoto.

Essa è tale per cui

è un numero puro e risulta molto più comodo per le operazioni, infatti supponiamo di avere due cariche immerse in acqua:

quindi in generale:

dove è la forza di Coulomb nel vuoto.

Induzione elettrostatica

Si osserva ogni volta che avviciniamo un corpo carico ad un conduttore neutro.

Nella zona del conduttore neutro prossima al corpo carico (detto inducente), si osserva una concentrazione di carica opposta a quella dell'inducente, mentre dall'altra parte si ha una concentrazione della sua stessa carica.

Il conduttore (detto indotto) rimane complessivamente neutro, ma le sue cariche si ridistribuiscono.

Collegando un conduttore a terra (la quale è anch'essa un conduttore) e inducendolo con un corpo carico, quando esso verrà separato da terra sarà completamente carico. Questo perché collegandolo a terra si crea un grande conduttore e durante il fenomeno dell'induzione viene caricata la parte a noi più prossima di questo grande conduttore, ovvero il conduttore iniziale che noi abbiamo collegato a terra.

Induzione totale: quando l'inducente circonda completamente l'indotto, la carica indotta è quasi uguale a quella dell'inducente.

Polarizzazione degli isolanti

Se pongo un corpo carico vicino ad un isolante si ha il fenomeno della polarizzazione degli isolanti.

La materia di un corpo isolante infatti può avere tre diversi comportamenti:

In assenza di campo elettrico: le molecole sono orientate in maniera casuale

In presenza di campo elettrico:

o  Polarizzazione per orientamento: se le molecole sono di tipo polare, esse si orientano in modo da opporre al corpo carico una carica opposta

o  Polarizzazione per deformazione: se le molecole non sono di tipo polare, si riorganizzano per formare zone cariche positivamente e zone cariche negativamente ed oppongono al conduttore una carica opposta

La presenza di molecole orientate in modo da opporsi alla carica del corpo induttore attenua la forza del corpo carico.