L'ELETTROSTATICA, ELETTROSCOPIO DI WULF

L'ELETTROSTATICA

E' noto che la forza di attrazione e repulsione fra cariche elettriche ferme è analoga a quella gravitazionale; cioè direttamente proporzionale al prodotto delle cariche e inversamente proporzionali al quadrato della loro distanza.

Se prendiamo due particelle: elettrone-protone, protone-protone, elettrone-elettrone che esercitano fra loro un'azione elettrica ed assieme una gravitazionale, con un breve calcolo è possibile dimostrare che l'intensità della forza di tipo elettrico che esiste fra loro è 10 elevato alla 35, 10 alla 36, 10 alla 42 volte superiore di quella gravitazionale.

La materia che ci circonda è elettricamente neutra: esiste un perfetto equilibrio che compensa le cariche dei nuclei con quelle degli elettroni; poiché tra gli elettroni e i nuclei le forze sono attrattive è difficile rompere questo equilibrio (dato l'insignificante contributo delle forze gravitazionali, esse vengono trascurate).

Quando si è proceduto in modo tale che le cariche positive non compensino più quelle negative i corpi si dicono elettrizzati e il fenomeno elettrizzazione.

Il metodo più antico per determinare un eccesso di cariche positive e negative su un corpo è per strofinio: si determina un passaggio di elettroni dal corpo strofinato a quello strofinato e viceversa.

In base ai risultati dell'esperienza fu concluso che esistono due tipi di elettricità:

POSITIVA

NEGATIVA

E' necessario ribadire che cariche elettriche non si creano con lo strofinio; esse esistono già: con lo strofinio non si fa altro che distribuire diversamente le cariche già esistenti (presenti). Questo è un caso particolare del principio generale di conservazione della carica elettrica, secondo cui in un sistema isolato, la somma algebrica di tutte le cariche elettriche si mantiene costante nel tempo.

I corpi sono costituiti da un numero elevatissimo di atomi costituiti da elettroni (con carica negativa) e un nucleo (con carica positiva). Le sostanze sono in condizioni normali neutre perché le cariche positive e negative degli atomi che le costituiscono sono in perfetto equilibrio.

Lo strofinio non è l'unico modo per elettrizzare un corpo. Lo stesso risultato si può ottenere mettendo a contatto un corpo con un altro precedentemente caricato.

In ogni caso il corpo inizialmente neutro acquista una carica elettrica dello stesso segno per cui fra i due si esercita una forza repulsiva. In particolare, la carica incognita Q, posseduta inizialmente per esempio da un corpo sferico conduttore, si divide esattamente per 2 quando viene messo a contatto con un corpo neutro identico; dopo il contatto infatti ognuno dei due corpi possiede una carica pari a Q/2 che mantengono anche quando sono allontanati.

Tale esperienza si può ripetere con tre, quattro sfere uguali fra loro e simmetricamente disposte.

Caricata una di esse e poste a contatto mantenendo la simmetria della disposizione, si può notare che dopo il contatto esse possiedono cariche uguali fra loro.

Oltre che per strofinio e contatto un corpo conduttore può essere elettrizzato per vicinanza ad uno già carico. Questo fenomeno si chiama INDUZIONE ELETTROSTATICA e consiste nella separazione delle cariche positive da quelle negative in un corpo isolato neutro accostato a un corpo elettrizzato.

Un conduttore (indotto) posto in presenza di un corpo elettrizzato (induttore) si elettrizza dello stesso segno nella parte più lontana da quest'ultima e di segno contrario nella parte più prossima. Questo fenomeno si spiega facilmente ricordando che in un conduttore (metallico) una parte degli elettroni è libera di muoversi in esse portando con sé la loro carica: ELETTRONI DI CONDUZIONE (negli isolanti invece gli elettroni che entrano nella loro costituzione non possono allontanarsi dagli atomi di cui fanno parte).

Allontanando il corpo induttore, se la causa (cioè la forza coulombiana che determina uno spostamento delle cariche di segno opposto verso il corpo inducente lasciando così un numero di cariche non compensate) della separazione fra cariche positive e negative per cui l'indotto appare allo stato neutro; resta così dimostrato che si è avuta una temporanea separazione di carica in quantità uguali e di segno opposto. E' POSSIBILE PERO' ANCHE IN ASSENZA DELL'INDUTTORE, mantenere separate le cariche: l'indotto è costituito in modo da poter essere spezzato in due parti A e B. Separando A e B dopo averlo avvicinato all'induttore carico positivamente e poi allontanandolo da quest'ultimo (C) asseriamo che A rimane carico negativamente e B positivamente; queste cariche si distribuiscono su A e B uniformemente. Riunendo A e B, l'indotto ritorna allo stato neutro. Un altro modo di caricare un conduttore per induzione è il seguente: l'indotto A viene collegato con la terra, A in presenza del conduttore crico positivamente C, si carica negativamente e la terza, attraverso il contatto, positivamente. Togliendo il contatto e poi allontanando C, A rimane carico negativamente.

ELETTROSCOPIO DI WULF

Descrizione dello strumento: Si può definire l'elettroscopio di WULF come una via di mezzo fra l'usuale elettroscopio con una fogliolina d'oro o di alluminio e un elettrometro unificare. La fogliolina è in questo caso larga 1mm e lunga circa 6cm ed è di alluminio. Essa tuttavia non è libera in basso, bensì come il filo di un elettrometro unificare, è trattenuta alla sua estremità inferiore da un filo di quarzo, il quale è caratteristico di tutti gli apparecchi ideai da Wulf e conferisce loro un insieme di sostanziali vantaggi. In alto la fogliolina è saldata direttamente a un asticina metallica, come mostra la .1. quando il sistema è caricato, astina e fogliolina si respingono, mentre il filo di quarzo con la sua elasticità asseconda il movimento in relazione alla intesità delle forze agenti e, dopo la scarica, riporta la fogliolina con una grande precisione nella posizione iniziale. Grazie a quest'accorgimento lo strumento godo di un insieme di notevoli proprietà.