LA
CARICA ELETTRICA Nel VII secolo a.C. venne
per la prima volta osservata, o almeno ne vennero trascritte le osservazioni a riguardo,
la proprietà dellambra, dellebanite e di altri materiali che, strofinati con
un panno di lana, acquistano il potere di attirare corpuscoli leggeri come pagliuzze,
pezzetti di carta, ecc.
Queste osservazioni rimasero inalterate fino al XVI
secolo, quando W.Gilbert catalogò un vasto insieme di materiali che avevano proprietà
simili.
Gilbert chiamò elettrizzati tutti quei materiali che acquistavano la proprietà di
attirare i corpuscoli: avvicinando questi materiali alla carta, ad esempio, questa
comincia a muoversi, evidenziando la presenza di una forza che la
attira. Gilbert chiamò questa forza "elettrica" (dal termine
"electron", il nome greco dellambra).
Dalle osservazioni svolte sui materiali elettrizzati per
strofinio possiamo dedurre quanto segue:
- In natura esistono due tipi di materiali, quelli che si
elettrizzano per strofinio e gli altri; chiameremo i primi isolanti ed i
secondi conduttori.
- Linsieme dei materiali isolanti si divide a sua volta
in due specie: quelli che si comportano come il vetro e quelli che si comportano come la
bachelite.
Tra due elementi elettrizzati della stessa
specie, come il vetro o la bachelite, si manifesta sempre una forza
che tende a farli allontanare tra loro (forza repulsiva).
- Tra due elementi di due specie diverse, ad esempio uno di
vetro e laltro di bachelite, si manifesta sempre una forza che tende a farli
avvicinare (forza attrattiva).

- Una forza attrattiva si manifesta sempre quando il
materiale isolante elettrizzato si avvicina al panno con cui è stato elettrizzato.
Come possiamo spiegare tutto questo?
Possiamo spiegare questi effetti supponendo che la forza elettrica si eserciti tra alcuni
oggetti, che chiamiamo particelle. Non tutte le particelle risentono però della forza
elettrica: quelle che ne risentono le chiameremo elettricamente cariche, le altre
elettricamente neutre.
Dai fatti sperimentali si deduce che esistono due tipi di cariche elettriche, una legata
allebanite e laltra al vetro. Chiameremo positiva la carica che compare sulla
superficie delle sostanze tipo vetro quando vengono elettrizzate, e negativa laltra.
Risulta quindi che particelle con carica dello stesso segno si respingono, mentre
particelle con cariche di segno diverso si attraggono.
Come si spiega allora, che solo strofinando alcuni oggetti
si elettrizzano?
Questo avviene poiché nella materia, prima dellazione di strofinamento, ci sono
tante particelle cariche negativamente, quante cariche positivamente e quindi la materia
appare come neutra. Strofinando il vetro, ad esempio, alcune cariche elettriche negative
gli vengono strappate e rimangono sul panno di lana. Per questo il vetro si carica
positivamente e si attrae con il panno.
Questa spiegazione, che può sembrare costruita ad hoc per chiarire quanto visto,
è, invece, una descrizione semplificata, ma corretta, di ciò che realmente accade.
Sappiamo infatti che la materia è formata da atomi. Questi sono
composti da un numero uguale di particelle cariche negativamente (gli elettroni) e positivamente (i protoni),
più un certo numero di particelle neutre, cioè prive di carica, (i neutroni). Ogni atomo è neutro, avendo un uguale numero di
cariche positive e negative, ma quando viene strofinato il vetro con la lana, questa porta
via alcuni elettroni, lasciandolo carico positivamente.
Nel caso della bachelite, invece, la lana rilascia alcuni elettroni caricandola quindi
negativamente (gli elettroni sono molto più leggeri dei protoni e quindi possono essere
portati via con molta più facilità).
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Esiste unimportante legge della fisica: qualsiasi
oggetto elettricamente carico possiede una carica elettrica che è multipla intera della
carica dellelettrone (segno a parte); elettrone e protone hanno carica
elettrica uguale, ma di segno opposto, per questo sono necessari un ugual numero
delluno e dellaltro per avere latomo elettricamente neutro. |
La forza elettrica tra due cariche può
essere espressa dalla legge di Coulomb, dal nome del fisico che
per primo la enunciò, ricavandola dai dati sperimentali:
dove c è una costante, q1
e q2 sono le cariche, r è la distanza tra le cariche
ed è la direzione della forza.
Come si vede questa forza è tanto più intensa quanto più le cariche sono vicine.
Spesso si parla di forze coulombiane invece di forze elettriche proprio in onore di
Coulomb. |