L'elettrizzazione per induzione

L’elettrizzazione per induzione consiste nell’avvicinare un corpo elettricamente carico ad un corpo neutro, se quest’ultimo è un conduttore.

Ad esempio, se proviamo ad avvicinare una bacchetta elettricamente carica ad una sfera metallica neutra, notiamo che la sfera verrà attratta verso la barretta, anche se la sfera inizialmente è neutra.

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Questo fenomeno può essere spiegato considerando il fatto che la sferetta che viene attratta è un corpo metallico, e quindi conduttore. In questo caso, infatti, sappiamo che le particelle sono libere di muoversi sulla superficie della sfera.

Mentre inizialmente la sfera è neutra, e quindi le particelle positive e negative si trovano sparse uniformemente su di essa, quando avviciniamo la barretta, che supponiamo essere carica negativamente, si ha una redistribuzione di cariche sulla superficie della sfera.

Poiché le cariche dello stesso segno si attraggono, mentre quelle di segno opposto i respingono, sulla parte della sfera più vicina alla bacchetta si concentreranno le cariche positive, mentre quelle negative si posizioneranno più lontano possibile da essa.

In questo modo nella sfera metallica, nonostante essa sia nel complesso ancora neutra, si ha una nuova distribuzione di carica.

L’induzione elettrostatica, però, permette un’elettrizzazione solo temporanea di un corpo; infatti, quando allontaniamo la bacchetta dalla sfera, non essendoci più l’influsso delle cariche negative ad alterare l’equilibrio elettrostatico del corpo, nella sfera le cariche positive tornano a mescolarsi con quelle negative, e la sfera torna ad essere neutra come in partenza, con una distribuzione uniforme di cariche.

E’ possibile, però, rendere l’induzione elettrostatica permanente; per farlo, occorre eliminare le cariche elettriche negative che sono localizzate nella semisfera lontana dalla bacchetta; possiamo, ad esempio, toccare con un dito la sfera, cosicché le cariche negative vengano scaricate a terra.

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L’elettroforo di Volta

L’elettroforo di Volta rappresenta uno strumento che, attraverso l’induzione elettrostatica, è in grado di accumulare e separare cariche elettriche.

Lo strumento è composto da uno strato di resina (o un materiale isolante) e da un disco metallico dotato di manico isolante.

Il suo funzionamento prevede l’elettrizzazione tramite strofinio dello strato di resina, che si carica così negativamente. Poi si pone il disco metallico a contatto con lo strato di resina: in questo modo la parte del disco a contatto con la resina si carica di segno positivo, mentre quella più distante di segno negativo.

Successivamente, toccando con un dito il disco metallico si scaricano a terra le cariche negative, e il disco rimane positivamente carico.

elettroforo-di-volta — Elettrizzazione permanente con l’elettroforo di Volta.

La polarizzazione

Anche nel caso degli isolanti la vicinanza di un corpo carico elettricamente ad un corpo neutro influisce nella disposizione delle cariche.

Sappiamo, però, che nel caso degli isolanti gli elettroni non sono liberi di muoversi all’interno del corpo; tutte le particelle, quindi, rimangono nella loro posizione.

Tuttavia, gli elettroni possono comunque spostarsi all’interno delle molecole, che così si orientano dando luogo ad una piccola ridistribuzione di cariche.

Questo fatto spiega, ad esempio, come mai se elettrizziamo una bacchetta di plastica strofinandola con un panno di lana, sia poi possibile attrarre con essa dei leggeri pezzetti di carta.

La bacchetta di plastica, infatti, si carica negativamente, e le molecole che costituiscono ogni frammento di carta subiscono una redistribuzione di carica.

In questo modo in ognuna di esse le cariche positive si verranno a trovare nella zona della molecola più vicina alla bacchetta; quelle negative, invece, si spostano dalla parte opposta, perché vengono respinte.

La polarizzazione avviene anche quando le cariche elettriche si trovano all’interno di un mezzo. Abbiamo visto che in questo caso la forza attrattiva fra due cariche è minore rispetto a quella che si avrebbe nel vuoto.

Infatti, all’interno di un mezzo la presenza di una carica elettrica fa si che le molecole di tale mezzo si polarizzino, circondando la carica in questione.

La carica, quindi, risulta schermata dalle molecole circostanti, e la forza con cui essa può interagire con altre cariche elettriche risulta assai diminuita.