Proprietà elettriche dei materiali: conduttori, isolanti e semiconduttori

Conservazione della carica

In un sistema, la quantità di carica rimane costante, non può né crearsi né distruggersi, ma è solo trasferibile.
I materiali che non hanno la proprietà di condurre energia elettrica (gomma, vetro, platica, ceramica…) sono detti isolanti, ciò vuol dire che gli elettroni non sono liberi di muoversi all’interno di essi, ma tendono a rimanere nella posizione originaria. Quelli che invece, come i metalli, hanno questa proprietà, sono detti conduttori, e quindi gli elettroni hanno libertà di movimento. Ad esempio, nell’elettroscopio, quando si avvicina una bacchetta alla sfera metallica, alcune cariche negative si spostano verso la sfera, portando a un eccesso di carica positiva nelle due foglioline, che quindi si respingono. Esistono tuttavia anche materiali, come il germanio e il silicio, detti semiconduttori, e che quindi hanno caratteristiche intermedie tra le due categorie. I materiali isolanti possono essere elettrizzati attraverso lo sfregamento; mentre i conduttori possono solo per contatto. In questo caso, si deve avvicinare un corpo elettrizzato a un conduttore, e questo basterà per far trasferire parte di elettroni al conduttore. Quest’effetto è permanente, quindi durerà anche in seguito all’allontanamento inevitabile tra i due corpi.

Elettrizzazione per contatto e induzione

È possibile inoltre elettrizzare un conduttore per induzione. In questo caso, bisogna avvicinare un corpo carico a un corpo conduttore ma elettricamente neutro; se l’avvicinamento avviene senza contatto, la carica è reversibile, quindi si annullerà allontanando il corpo carico. Se avviciniamo una barretta carica a una sfera neutra, noteremo che quest’ultima è attratta dall’asticella, perché si ha un ridistribuzione delle cariche sulla superficie della sfera; per questo motivo, nella parte della sfera più vicina alla bacchetta si concentreranno le cariche di segno opposto di quelle dell’asticella. In questo modo, nonostante la sfera sia ancora neutra, si presenta una ridistribuzione della carica. Quest’effetto viene però annullato con l’allontanamento della bacchetta dalla sfera. L’unico metodo per rendere quest’effetto temporaneo definitivo è, nel momento in cui vi è la ridistribuzione delle cariche, toccare con un dito la parte dove sono presenti le cariche negative, in modo tale da scaricarle a terra.