Campo Elettrico - Carica elettrica ed elettrizzazione

In questo appunto si descrivono la carica elettrica e l'elettrizzazione. La carica elettrica risulta avere una struttura discreta ed è quantizzata, ovvero che è multipla di una quantità elementare. Si descrive anche l'elettrizzazione per induzione.

Carica elettrica: generalità

La carica elettrica ha una struttura discreta ed è quantizzata, ovvero che è multipla di una quantità elementare. La massa è una variabile continua, ovvero può assumere ogni valore, la carica è una variabile discreta, cioè può assumere solo valori multipli di una certa quantità. Se il corpo è carico positivamente ha perso cariche negative, se è carico negativamente c'è un eccesso di cariche negative. Gli elettroni sono cariche negative, i protoni positive. Gli ioni diventano negativi (anioni) quando acquistano troppi elettroni, positivi (cationi) quando perdono elettroni.

Elettrizzazione per induzione

Nell'elettrizzazione per induzioneun corpo neutro si carica avvicinando un corpo carico. Questo processo avviene diversamente se si tratta di conduttore, isolante o fotoconduttore.

Conduttore

Quando si avvicina si crea un campo di forza e le cariche negative subiscono un'attrazione che attira le cariche elettriche vicino al conduttore che diventa un dipolo perchè globalmente neutro ma localmente carico.

Isolante

Si determina la polarizzazione dell'isolante. Ciò che avviene globalmente nel conduttore avviene nell'isolante del singolo atomo, e il corpo rimane comunque sia globalmente che localmente neutro, ma a livello microscopico carico. Il suo effetto è un'attrazione tra cariche opposte.

Fotoconduttore

Sostanze che variano la loro capacità di condurre con la presenza della luce. Nelle zone nere la carica è mantenuta e in quelle bianche si disperde. Tale sistema è messo a contatto con il toner che ha una carica negativa ed è attratto dalle zone nere. Il tamburo è poi messo in contatto col foglio di carto che è stato caricato positivamente e quindi attrae il toner che viene attaccato per fusione sul foglio di carta.

Elettrizzazione per strofinio

E' possibile elettrizzare qualsiasi corpo sia conduttore che isolante; se si prova a caricare un conduttore bisogna tenerlo con un maglio isolante. Tramite lo strofinio si fornisce energia che è assorbita dagli elettroni del corpo che riescono ad uscire dal sistema se l'energia è superiore all'energia di ionizzazione e il corpo diventa ione positivo. L'aria per la presenza di vapore acqueo può essere conduttrice però può fungere anche da isolante in mancanza di vapore acqueo.

Elettrizzazione per contatto

L'elettrizzazione per contatto avviene quando c'è un contatto fisico tra i materiali e si possono elettrizzare con questo metodo solo i conduttori, per questo gli elettricisti hanno strumenti isolanti. Quando due conduttori si mettono in contatto poichè c'è il mare elettronico la carica si ripartisce tra i corpi come se fosse uno. Negli isolanti in assenza di mare elettronico ciò non accade. I conduttori sono quei materiali per cui la carica può passare da un sistema all'altro, perciò dei metalli. Nel reticolo cristallino sono più caricati elettricamente e sono circondati da un mare di elettroni(di valenza). Negli isolanti questi elettroni sono vincolati a rimanere legati all'atomo per cui non si forma il mare elettronico.