L'elettrizzazione per contatto

Conduttori e isolanti

Abbiamo visto precedentemente che uno dei modi per elettrizzare un corpo è quello di strofinarlo con un panno di lana; in questo modo si genera un passaggio di cariche tra un corpo e l’altro, e essi risultano elettricamente carichi.

Tuttavia, questo metodo non funziona con tutti i corpi, ma solo quelli fatti con determinati materiali.

Nel caso di metalli, infatti, l’elettrizzazione per contatto non è efficace, perché nei metalli gli elettroni sono liberi di muoversi sulla superficie del corpo; essi, quindi, possono quindi passare nella nostra mano, e attraverso il nostro corpo scaricarsi a terra.

Potremmo elettrizzare un metallo per strofinio solo nel caso in cui il corpo avesse un manico di plastica; in questo caso, la plastica impedirebbe alle cariche elettriche di passare nel nostro corpo, e quindi esse rimarrebbero sulla superficie del metallo.

Questa particolare proprietà permette di classificare i materiali in due importanti categorie:

i conduttori sono sostanze come i metalli, o il corpo umano, tali per cui gli elettroni possono muoversi liberamente all’interno di essi;

gli isolanti sono materiali come la plastica e il vetro; la loro caratteristica sta nel fatto che possono essere elettrizzati per strofinio, in quanto le cariche elettriche tendono a rimanere nella posizione originale, e non sono libere di muoversi sulla superficie del corpo.

Elettrizzazione per contatto

Come abbiamo visto, gli isolanti possono facilmente essere elettrizzati per strofinio, mentre questo metodo non funziona con i conduttori.

Anche i conduttori, però, possono essere elettrizzati, e il tipo di elettrizzazione efficace nel loro caso è quella per contatto.

Questo metodo consiste nell’avvicinare un conduttore carico elettricamente (con un eccesso di elettroni) ad uno neutro; quando i due conduttori vengono portati a contatto, una parte della carica presente sul primo viene trasferita al secondo, cosicché anch’esso risulti carico. In questo modo, entrambi i conduttori risulteranno elettricamente carichi.

elettrizzazione-per-contatto

In particolare, la carica si distribuisce equamente tra i due conduttori, in modo che essi abbiano lo stesso numero di particelle negative. L’elettrizzazione per contatto fa si che i corpi continuino a rimanere carichi anche dopo l’allontanamento; la carica presente su di essi, quindi, è permanente.

L’elettroscopio

L’elettrizzazione per contatto viene adoperata in un particolare strumento, detto elettroscopio, per misurare operativamente la carica elettrica.

Questo strumento è costituito da un recipiente di vetro che presenta sulla sommità un pomello metallico; da tale pomello parte un’attinica metallica contenuta all’interno del contenitore, che presenta all’estremità due lamine conduttrici molto sottili chiamate “foglie”.

La misurazione della carica elettrica avviene avvicinando un corpo elettricamente carico (ad esempio una sbarretta metallica elettrizzata) al pomello metallico; quando si raggiunge il contatto tra il pomello e la sbarretta, la carica elettrica si distribuisce uniformemente all’interno dei due conduttori, e dal pomello può scorrere lungo l’asta verticale fino a raggiungere le foglie.

Le foglioline, che risultano cariche dello stesso segno, tendono a respingersi, e quindi ad allargarsi; misurando il grado di aperture delle foglioline, è possibile ottenere una misura operativa della carica elettrica presente sulla sbarretta metallica.

elettroscopio-a-foglie — Elettroscopio a foglie.

Con questo metodo è possibile anche confrontare due oggetti elettrizzati per stabilire quali di essi possiede una carica maggiore.

Si può procedere misurando l’aperture delle foglie relative a ciascun corpo; se la misura risulta essere la stessa in entrambi i casi, si conclude che i due corpi possiedono la stessa carica; in caso contrario quello che determina un’aperture maggiore delle foglioline è quello che ha carica maggiore.

Notiamo che, una volta avvenuto il contatto tra il primo corpo e il pomello, la carica presente sul corpo si distribuisce uniformemente tra i due oggetti.

La carica, quindi, rimane sul pomello e si diffonde sull’asta verticale fino a raggiungere le foglioline, e tende a rimanerci anche dopo il contatto. Se avvicinassimo al pomello il secondo corpo, non otterremmo una corretta misura della sua carica; infatti sul pomello era rimasta anche la carica proveniente dal primo.

E’ necessario, quindi, scaricare il pomello, cioè farlo tornare neutro, prima di procedere con la seconda misurazione.

Per farlo è sufficiente toccare il pomello con la mano, cosicché le cariche elettriche, passando attraverso il nostro corpo, si scarichino a terra.