La carica elettrica e l'elettrizzazione per strofinio

La carica elettrica

La carica elettrica è una grandezza fisica che misura la capacità dei corpi di di elettrizzarsi, cioè di acquisire la capacità di attrarre a sé altri oggetti.

Nel corso dei primi studi che vennero effettuati sulle cariche elettriche, si notò che era possibile elettrizzare un corpo mediante strofinio; si individuarono, così, due tipi di cariche elettriche:

venne definita carica elettrica positiva quella dei corpi che si comportavano come il vetro;

si definì, invece, carica elettrica negativa quella dei corpi che avevano lo stesso comportamento della plastica.

Tramite esperimenti pratici, quindi, si notò che le cariche elettriche che possiedono lo stesso segno, una volta elettrizzate, si respingono, mentre cariche elettriche di segno opposto si attraggono.

Elettrizzazione di un corpo

Infatti, elettrizzando due barrette di plastica e avvicinandole tra loro, si può notare che queste tendono ad allontanarsi; invece avvicinando una barretta di plastica ad una di vetro, entrambe elettrizzate, si nota che esse tendono ad unirsi.

elettrizzazione

Questo fenomeno può essere spiegato attraverso un modello microscopico, cioè considerando le cariche positive e negative dei corpi che interagiscono tra loro.

Come sappiamo, la materia è costituita da molecole, che a loro volta sono formate da atomi, costituiti da elettroni, neutroni e protoni. Gli elettroni hanno carica negativa, i protoni carica positiva e i neutroni sono privi di carica elettrica.

All’interno di un atomo il numero di elettroni è uguale al numero di protoni, e quindi l’atomo, in condizioni normali, è neutro.

Un corpo elettricamente carico, quindi, è un corpo che presenta uno squilibrio tra il numero di elettroni e il numero di protoni; tale squilibrio di carica è dovuto allo spostamento di elettroni da un corpo ad un altro.

Infatti, in un atomo, i protoni sono legati tra loro e insieme ai neutroni; questa aggregazione forma un complesso che viene definito nucleo. Gli elettroni, invece, possono orbitare attorno al nucleo, e sono quindi liberi di muoversi.

Un corpo carico positivamente, quindi, è un corpo che presenta un eccesso di protoni, e che quindi ha perso degli elettroni; al contrario, un corpo carico negativamente è un corpo che ha un numero di elettroni in eccesso, e che quindi ha acquistato elettroni da un altro corpo.

Elettrizzazione per strofinio

L’elettrizzazione per strofinio comporta il passaggio di elettroni da un corpo ad un altro, cosicché uno di essi si caricherà positivamente, mentre l’altro negativamente.

E’ proprio l’energia cinetica che si genera quando due corpi vengono strofinati velocemente induce il passaggio degli elettroni.

Ad esempio, se strofiniamo con un panno di lana una barretta di vetro, vi sarà un passaggio di elettroni dal vetro alla lana, e quindi la barretta di vetro, che ha perso elettroni, acquisterà carica positiva.

Il numero totale di cariche della sbarretta e del panno fa si che, nel complesso, i due corpi risultino neutri; cioè, il numero di elettroni persi dalla sbarretta di vetro è esattamente uguale al numero di elettroni acquistati dal panno.

L’elettrizzazione per strofinio avviene solo per determinati oggetti, fra cui appunto quelli in vetro e i materiali plastici. Questi oggetti, infatti, hanno la caratteristica di poter trattenere le cariche nella zona in cui sono state trasferite; le cariche, quindi, non sono libere di muoversi all’interno del corpo.

Gli oggetti metallici, invece, non possono essere elettrizzati per strofinio; se provassimo, infatti, a strofinare con un panno di lana una barretta di metallo, vi sarebbe anche in questo caso un passaggio di cariche dovuto all’energia cinetica dello sfregamento.

Tuttavia i metalli godono di una particolare caratteristica: in essi gli elettroni sono liberi di muoversi sulla superficie del corpo, e possono passare nella nostra mano, e all’interno del nostro corpo, fino a scaricarsi a terra. La barretta, quindi, ritornerebbe ad essere neutra.