Elettrizzazione

Semplici esperienze mostrano che i corpi possono acquistare particolari proprietà che esprimiamo dicendo che hanno subito un’elettrizzazione. Vediamo in che modo questo può avvenire.

Alcune sostanze come il vetro, l’ambra, le materie plastiche, possono essere elettrizzate per strofinio (detto anche effetto triboelettrico). Se esse vengono strofinate con un panno, acquistano la proprietà di attrarre corpi leggeri..

Questo tipo di elettrizzazione si deve al trasferimento di carica elettrica tra panno e corpo. Diciamo allora che panno e corpo si sono elettrizzati.

Se prendiamo una bacchetta di vetro e la strofiniamo ne modifichiamo la carica. Infatti essa, come tutti i materiali, è fatta di atomi i quali sono elettricamente neutri, con lo strofinio riusciamo a strappare alcuni elettroni rendendo i relativi atomi lettricamente squilibrati.

In pratica, se togliamo cariche negative alla bacchetta, essa rimane carica positivamente, mentre il panno risulterà carico negativamente.

Se ripetiamo l’esperienza con corpi metallici, ci accorgiamo che il fenomeno si mostra solo se essi non vengono a contatto con altri metalli o con il corpo umano.

Paragonando quanto avviene per corpi come vetro, ambra, plastiche, resine, .. da una parte e corpi metallici dall’altra, arriviamo ad una prima conclusione. Le cariche prodotte per strofinio nel primo tipo di materiali restano lì dove sono originate, invece nel secondo tipo possono spostarsi e sparire se messi a contatto con altri corpi aventi le stesse proprietà.

Per quanto riguarda il modo con il quale le cariche vengono trattenute o meno, suddividiamo i corpi in tre grandi categorie

Conduttori

Isolanti

Semiconduttori

Nei conduttori, tipicamente i metalli, gli elettroni sono liberi di muoversi. Possiamo immaginare un cristallo metallico come formato da ioni positivi contornati da elettroni liberi di muoversi. Questo li rende buoni conduttori.

Il legame metallico è un agomento piuttosto complesso e, di solito, viene studiato nel corso di chimica. Fù Drude (fisico) che, nel 1900, ipotizzò che il metallo fosse costituito da un reticolo di ioni metallici positivi circondati e legati da un gas di elettroni (provenienti dalla ionizzazione degli atomi del metallo). Questo modello di Drude fù poi modificato dalla meccanica ondulatoria trasformando l’idea di gas ideale di elettroni in gas degenere costituito da elettroni distribuiti su orbitali delocalizzati che si estendono a tutto il cristallo.

Negli isolanti non ci sono elettroni liberi e la carica, che ad essi viene trasferita, resta localizzata, non si sposta.

I semiconduttori possono essere visti come una via di mezzo. Vengono ampiamente studiati nei corsi di elettronica.

Quello visto non è l’unico modo per elettrizzare un corpo. Se un corpo carico ne tocca un secondo, supponiamolo scarico, alcune cariche passano da un corpo all’altro. Un corpo può subire elettrizzazione per contatto.

Ancora, un corpo può subire elettrizzazione per induzione.

 

Se avviciniamo una bacchetta di vetro carica, ad un pezzo di metallo, gli elettroni liberi del metallo, essendo attratti dalle cariche positive della bacchetta, si avvicinano ad essa lasciando scoperti altrettanti ioni positivi dalla parte opposta.

 

Tra isolante e metallo non c’è contatto. Questo tipo di elettrizzazione non avviene negli isolanti perchè le cariche non sono libere di muoversi.

Sempre tramite semplici esperimenti si trova che esistono due modi per ogni tipo di elettrizzazione

Elettrizzazione positiva (o vetrosa)

Elettrizzazione negativa ( o resinosa)

Due oggetti elettrizzati interagiscono tra di loro con una forza che può essere attrattiva o repulsiva. Cariche dello stesso segno si respingono e cariche di segno opposto si attraggono.

Il tipo di elettrizzazione riguarda il singolo corpo, le azioni elettriche si manifestano tra almeno due corpi elettrizzati.

Per capire appieno quanto letto occorre introdurre il concetto di carica elettrica.

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