L’elettricità è una proprietà della materia dovuta alle cariche elettriche presenti, che si attraggono o si respingono. L’attrazione e la repulsione si devono a una delle 4 forze fondamentali: la forza elettromagnetica che è 2,26 x 10^39 immensamente più grande della forza gravitazionale.
La carica elettrica nella quotidianità
Avviciniamo una sbarretta di vetro a dei fili di cotone non succede niente, ma se sfreghiamo la sbarretta di vetro sulla seta e poi avviciniamo la sbarretta di vetro ai fili di cotone vediamo che il cotone tende ad avvicinarsi.
Se facciamo lo stesso esperimento con una sbarretta di ambra che sfreghiamo su una pelliccia e poi la avviciniamo a pezzetti di carta vediamo che la carta tende ad avvicinarsi.
Continuiamo con le nostre osservazioni dopo lo sfregamento delle due diverse sbarrette di ambra e di vetro sospese in aria, vedremo che le due diverse sbarrette si attraggono, invece se avviciniamo fra loro due sbarrette uguali, vedremo che si allontanano.
Le forze che avvicinano due materiali diversi sono forze a carica diversa, così le forze che allontanano due materiali uguali hanno carica uguale. Un po’ come quando si dice che gli opposti si cercano e viceversa.
Abbiamo due tipi di carica: una carica positiva è una carica negativa.
Cosa succede ai materiali che hanno subito lo sfregamento?
In seguito allo sfregamento alcuni elettroni sono passati da un materiale all’altro, sono passati dalla pelliccia alla sbarretta di ambra, oppure passati dal vetro alla seta.
In questo movimento degli elettroni, gli atomi non sono più gli stessi di prima, non sono più atomi neutri ma ioni positivi o negativi.
L’effetto triboelettrico dei materiali
La capacità dei materiali di attrarre o allontanare elettroni per strofinamento si chiama effetto triboelettrico:
| materiale | carica |
| pelliccia di coniglio | ++++++ |
| vetro | +++++ |
| capelli | ++++ |
| nylon | +++ |
| seta | ++ |
| carta | + |
| cotone | – |
| legno | — |
| ambra | — |
| gomma | —- |
| PVC | —– |
| Teflon | —— |
La pelliccia di coniglio è il materiale che cede volentieri elettroni per sfregamento per diventare un catione, ione positivo.
Il teflon è il materiale che acquista volentieri elettroni per sfregamento per diventare un anione, ione negativo.
Quando si spostano gli elettroni?
Gli elettroni si spostano o durante lo strofinamento o durante l’urto di due materiali diversi.
Cos’è la carica elettrica
La carica elettrica è una proprietà fondamentale della materia.
Le proprietà fondamentali della materia sono volume, massa, peso, densità, durezza, colore, odore, temperatura, conducibilità elettrica e stato fisico.
La carica elettrica può essere positiva e negativa. Un corpo è neutro quando la somma delle cariche positive e delle cariche negative è pari a zero.
La carica elettrica positiva e negativa determinano una attrazione fortissima, infinitamente più grande della forza di gravità. L’attrazione delle cariche elettriche permette la formazione delle molecole e quindi della vita stessa. La carica elettrica dell’universo è costante nel tempo, la carica elettrica è eterna.
Il fenomeno naturale dei fulmini è un tipico fenomeno elettrico, causato della differenza di potenziale elettrico.
La legge di Coulomb
Abbiamo visto che gli elettroni si muovono e quindi le cariche elettriche possono interagire: attrarsi o respingersi. Il signor Coulomb ha definito la legge sulla forza tra le cariche elettriche.
Immaginiamo due punti carichi elettricamente, intensità della forza tra le due cariche dipende direttamente dal prodotto delle cariche, ed inversamente al quadrato delle loro distanze.
Per un approfondimento sulla legge di Coulomb
La carica elettrica dell’elettrone
Il valore della carica elettrica dell’elettrone = 1,6 x 10 ^-19 C (Coulomb).
Gli isolanti e i conduttori
Un isolante impedisce ostacola il movimento degli elettroni da un atomo all’altro, invece i conduttori forniscono donano i propri elettroni lasciandoli liberi di muoversi nel conduttore stesso, infine i semiconduttori hanno caratteristiche intermedie ai due precedenti.