Concetti Chiave
- L'elettrostatica studia l'interazione delle cariche elettriche e i legami tra elettroni sulla superficie dei corpi.
- Le cariche elettriche possono essere positive, che cedono elettroni, o negative, che li acquisiscono, generando forze attrattive o repulsive.
- Un corpo può caricarsi attraverso tre metodi: strofinio, contatto e induzione, ciascuno con meccanismi distintivi di trasferimento di elettroni.
- La polarizzazione negli isolanti si verifica per deformazione delle molecole o orientamento dei dipoli già presenti in risposta a un campo elettrico.
- I conduttori permettono il libero movimento degli elettroni, mentre negli isolanti gli elettroni rimangono localizzati, limitando il loro spostamento.
L'elettrostatica studia i fenomeni elettrici e riguarda l'azione dall'esterno sui legami fra gli elettroni in superficie di un corpo.
Tipi di cariche e forze
Esistono due tipi di cariche dette anche ioni:
Positive --> atomo che cede elettroni;
Negative --> atomo che acquista elettroni.
Fra due cariche si possono sviluppare due tipi di forze:
Attrattiva --> se le cariche hanno segno opposto (+ e -);
Repulsiva --> se le cariche hanno lo stesso segno (+ e +)/(- e -).
Si dice che un corpo è carico ce ha un numero di elettroni maggiore o minore del numero dei protoni. Un corpo si può quindi caricare in tre modi differenti: per strofinio, per contatto, per induzione.
STROFINIO: Si ha quando si strofinano due corpi che perdono o acquistano elettroni (relativo al materiale).
Es.: Strofinando una bacchetta di vetro con un panno di lana, la bacchetta si carica negativamente acquistando dal panno elettroni. In tutto ciò vale il principio di conservazione della carica elettrica, secondo cui in un sistema elettricamente isolato, la quantità di carica rimane invariata.
Metodi di carica: contatto
CONTATTO: Si ha quando i corpi sono a contatto.
Es.: Se i corpi sono buoni conduttori nel caso in cui la bacchetta sia carica negativamente, gli elettroni in eccesso si distribuiscono in modo equilibrato in entrambi i corpi e il corpo che prima era neutro, anche quando non vi è più un contatto, risulta carico negativamente. Analoga situazione si ha con le cariche positive.
Es.: Se il corpo neutro è un isolante, le cariche rimangono nel punto di contatto.
Metodi di carica: induzione
INDUZIONE: Si ha quando un corpo carica viene messo vicino a un conduttore (riguarda solo i conduttori).
Es.: Quando un bacchetta di carica positiva (negativa) viene messa vicino a un corpo neutro, gli elettroni di quest'ultimo vengono attratti dalle cariche positive della bacchetta. Le cariche si distribuiscono nel copro in due zone: quella negativa vicino alla bacchetta e quella positiva nel lato opposto.
Collegando il conduttore con una messa a terra, le cariche della zona opposta alla bacchetta vengono neutralizzate dal terreno e, staccando la messa a terra il conduttore rimane carico negativamente (o positivamente).
- Gli elettroni salgono da terra per neutralizzare le cariche positive.
- Gli elettroni vanno verso terra per essere neutralizzati dalle cariche positive.
- conduttori --> la nube di elettroni è molto più libera di muoversi
- isolanti --> hanno gli elettroni localizzati in un determinato punto
Polarizzazione negli isolanti
La polarizzazione avviene solo negli isolanti in due modi differenti: per deformazione, per orientamento.
DEFORMAZIONE: Si ha quando un corpo carico viene messo vicino a un isolante e si verifica uno stiramento della molecola.
Es.: Quando una bacchetta carica viene avvicinata a un corpo isolante, all'interno di esso le molecole subiscono uno stiramento, formando dei dipoli, che annullano le cariche. Esternamente si avrà un polo negativo vicino alla bacchetta e un polo positivo dalla parte opposta.
(non vi è uno spostamento effettivo degli elettroni e non si può scaricare a terra poiché gli elettroni sono strettamente legati)
ORIENTAMENTO: Si ha nei corpo che in natura presentano già molecole bipolari orientate casualmente.
Es.: Quando una bacchetta carica viene avvicinata a un corpo isolante, i dipoli si orientano a seconda della carica del corpo esterno. Alcuni dipoli di annullano tranne quelli. Macroscopicamente il risultato sarà uguale alla polarizzazione per deformazione; microscopicamente è invece differente.
Domande da interrogazione
- Quali sono i due tipi di cariche elettriche e come si comportano tra loro?
- In che modo un corpo può caricarsi?
- Come funziona il metodo di carica per strofinio?
- Cosa accade durante la carica per induzione?
- Come avviene la polarizzazione negli isolanti?
Esistono cariche positive, che cedono elettroni, e cariche negative, che acquistano elettroni. Le forze tra di esse possono essere attrattive se hanno segno opposto (+ e -) o repulsive se hanno lo stesso segno (+ e + o - e -).
Un corpo può caricarsi in tre modi: per strofinio, per contatto e per induzione. Ognuno di questi metodi coinvolge il trasferimento di elettroni tra i corpi.
Nel metodo di strofinio, due corpi vengono strofinati insieme, causando la perdita o l'acquisto di elettroni. Ad esempio, strofinando una bacchetta di vetro con un panno di lana, la bacchetta si carica negativamente.
Nella carica per induzione, un corpo carico viene avvicinato a un conduttore neutro, causando una redistribuzione degli elettroni nel conduttore. Se il conduttore è messo a terra, le cariche possono essere neutralizzate, lasciando il conduttore carico.
La polarizzazione negli isolanti può avvenire per deformazione, dove le molecole si stirano formando dipoli, o per orientamento, dove i dipoli già presenti si allineano secondo la carica esterna. In entrambi i casi, non c'è spostamento effettivo degli elettroni.
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