Il campo elettrico: appunti

Le cariche elettriche. Un corpo che ha acquistato la capacità di attirare oggetti leggeri è detto “elettrizzato”. L’elettrizzazione può avvenire per strofinio, cioè si strofina un oggetto e una bacchetta di plastica su un panno di lana. La bacchetta sarà in grado di attrarre un altro corpo non elettrizzato ad esempio dei pezzettini di carta. Se elettrizziamo due corpi dello stesso materiale essi si respingeranno, invece due materiali diversi (es vetro e plastica) si attraggono. Questo perché i corpi che si respingono avranno cariche elettriche dello stesso segno, quelli che si attraggono invece avranno cariche elettriche di segno opposto, ovvero un corpo sarà carico positivamente e l’altro negativamente. Un corpo è carico “-“ quando ha più elettroni che protoni, invece “+” quando ha meno elettroni.

 

Tutti gli oggetti si possono caricare per strofinio, ma le cariche si comportano in modo diverso in base al tipo di materiale. Quindi avremo gli isolanti ovvero quei materiali in cui le cariche non possono spostarsi come la plastica, i conduttori in cui le cariche si possono spostare come i metalli. I corpi possono elettrizzati anche per contatto ovvero, se prendiamo un corpo carico e lo mettiamo a contatto con uno non carico, le cariche si sposteranno dal primo corpo sul secondo che diverrà anch’esso carico. Per sapere se un oggetto è carico o no ci occorre l’elettroscopio di Alessandro Volta. È formato da un’asta metallica a cui sono collegate due sottili foglioline metalliche, e da una sfera conduttrice. Il tutto contenuto in un recipiente di vetro. Se si tocca la sferetta con un oggetto elettrizzato le foglioline divergono, tanto più divergono tanto maggiore è la carica elettrica. Queste cariche si misurano in Coulomb (C). La legge di Coulomb afferma che tra due oggetti carichi si stabilisce una forza direttamente proporzionale (Ko) a ciascuna carica e inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza: .
Se le cariche hanno lo stesso segno la forza è repulsiva, se hanno segno opposto essa sarà attrattiva.
Possiamo vedere che la legge di Coulomb assomiglia a quella di Newton , essi sono simili perché:
- Agiscono a distanza;
- Diminuiscono in modo inversamente proporzionale al quadrato della distanza;
- Sono direttamente proporzionali a una grandezza caratteristica (la massa o la carica);
Esse sono diverse perché:
- La forza di Newton è solo attrattiva, mentre quella elettrica è attrattiva e repulsiva;
- La forza di Newton agisce tra qualsiasi coppia di corpi, mentre la forza elettrica solo tra corpi carichi;

Infine un corpo può elettrizzarsi attraverso l’induzione, ovvero la carica elettrica di un corpo neutro (cioè le cariche + e – sono uguali) si ridistribuisce grazia alla vicinanza di un corpo carico, quindi se avvicino una bacchetta carica negativamente ad una sfera metallica neutra, le cariche negative attrarranno le cariche positive della sfera metallica, proprio nel latto in cui abbiamo avvicinato la bacchetta.

 

Una o più cariche elettriche generano nello spazio intorno un campo elettrico. Esso viene definito da un vettore , dove è la forza che agisce sulla carica che genera il campo elettrico. Dalla formula del campo elettrico possiamo ottenere . Se la carica che genera il campo è +, il campo elettrico e la forza avranno stesso verso e stessa direzione, se è – avranno stessa direzione, ma verso opposto. L’intensità del campo elettrico è , cioè è direttamente proporzionale (Ko) alla carica Q che genera il campo e inversamente proporzionale al quadrato della distanza ‘r’ tra le cariche Q e il punto in cui si considera il campo elettrico.
Se nello spazio sono presenti più cariche puntiforme (una carica puntiforme è una carica ideale localizzata su un singolo punto senza dimensioni) saranno generati più campi elettrici, quelli in uno stesso punto possono essere sommati con la regola del parallelogramma.