elettrostatica

Si verifica facilmente che certi corpi (es Si verifica facilmente che certi corpi (es.ebanite, vetro, ambra, resine..) se strofinati con un panno o pelle di animale acquistano la proprietà di attirare leggeri frammenti di paglia, carta, sughero… a tale proprietà si assegna il nome di Elettricità (da electron ,ambra) Parte strofinata ebanite vetro Si osserva anche che la proprietà rimane limitata alla parte che è stata stofinata:la estremità non strofinata non attira i frammenti resina Non strofinata,non attira Perché appare tale proprietà? Perché rimane localizzata? E’ dello stesso tipo nei diversi corpi? ebanite

Verifica del tipo di elettricità presente nei vari corpi ebanite vetro resina Avvicinando due corpi dello stesso tipo si osserva che si respingono

Verifica del tipo di elettricità presente nei vari corpi Ebanite+resina Ebanite+vetro Resina+vetro Avvicinando due corpi di diverso tipo si osserva che si respingono o si attraggono ripetendo l’esperimemto e usando corpi di vario tipo si osserva che tutti si attirano o si respingono comportandosi come il vetro o la ebanite se un corpo è respinto dalla ebanite si comporta come la ebanite che respinge altra ebanite e attira invece il vetro come lo attira la ebanite si può concludere che esistono solo due tipi di elettricità: simile a quella dell’ebanite(resinosa,negativa) simile a quella del vetro (vitrea,positiva)

Perché compare tale proprietà ? Ipotesi: le particelle di ogni sostanza contengono cariche negative e cariche positive in uguale quantità:infatti normalmente si presentano senza carica,neutre:le cariche si attirano a vicenda Strofinando si introduce energia nel corpo e può avvenire che alcune cariche (negative) si staccano dal corpo strofinante e passano in quello strofinato:il primo diventa allora carico positivamente e il secondo carico negativamente: esempio ebanite strofinata con lana ebanite negativa e lana positiva Esiste solo la possibilità di acquistare o cedere cariche negative e quindi la possibilità che appaia elettricità positiva o negativa:non altro tipo - - - - - - + + + + - - + - + + + La carica rimane localizzata se per natura il corpo non permette lo spostamento delle cariche al suo interno:ISOLANTE

- - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + Strofinando un corpo metallico sembra che la proprietà di elettrizzarsi non appaia:forse perché a contatto con la mano forma un sistema di corpi non isolanti e la carica che invece compare anche strofinando il metallo si distribuisce a tutta la massa metallica e al corpo dell’operatore e anche a terra se non isolato:usando invece un manico isolante per afferrare il corpo metallico,la carica compare e si diluisce in tutta la massa :CONDUTTORE - - - - - - + + + + - - + - + + isolante + - - - - - - + + + + - - + - + + + terra

- - - - + - + - + - + - + - + - + + - + - + - + - + - + - + conduttore Elettroni liberi di spostarsi in tutta la massa - + - + - + - + - + - + - + + - + - + - + - + - + - + - isolante Elettroni legati a posizione ,senza spostamenti - + - + - + - + - + - + - + - Conduttore collegato a terra:trasferisce a terra carica elettrica terra

Coppie di sferette con carica elettrica libere di spostarsi su piano isolante Cosa si nota ?rispondi e clicca Entrambe positive Entrambe negative Negativa e positiva Si nota che corpi carichi con lo stesso segno si respingono corpi carichi con segno opposto si attirano

Due coppie di sferette con lo stesso segno e la stessa carica,poste a diversa distanza come si comportano? rispondi e clicca Le sferette poste a maggiore distanza si respingono con minore forza più lentamente e con spostamento ridotto

Due coppie di sferette con lo stesso segno ,poste alla stessa distanza ma con carica piccola o grande:cosa si osserva riguardo alla carica ? rispondi e clicca A parità di distanza sferette con carica maggiore si respingono con maggiore forza e spostamento più veloce e grande

Conclusione: un corpo strofinato da un altro corpo può acquistare una proprietà particolare definità elettricità esistono solo due tipi di elettricità:positiva e negativa compaiono per separazione di cariche elettriche presenti in tutti i corpi la carica rimane localizzata nei corpi isolanti e si distribuisce a tutta la massa nei corpi conduttori corpi con lo stesso segno di carica si respingono corpi con segno opposto di carica si attirano la forza di attrazione o repulsione varia con la quantità di carica presente nei corpi e con la loro distanza (dipende anche dal mezzo interposto…) forza = K *carica1*carica2 / quadrato della distanza forza Carica 1/D

Come riconoscere se un corpo è elettrizzato e con quale segno Come riconoscere se un corpo è elettrizzato e con quale segno ? Descrizione dello strumento Elettroscopio Sfruttando la proprietà che corpi elettrizzati con lo stesso segno si respingono usiamo l’elettroscopio per: verificare se un corpo possiede elettricità statica verificare tipo di elettricità presente in un corpo osservare tipo di elettrizzazione eseguibile:induzione, contatto,strofinio

Induzione elettrostatica Un corpo carico negativamente si avvicina all’elettroscopio: le lamine si allontanano: quando il corpo si allontana le lamine per gravità si riavvicinano

interpretazione ++++ Il corpo negativo avvicinandosi respinge lontano gli elettroni più vicini:questi raggiungono le lamine, che caricandosi negativamente, si respingono: quando il corpo si allontana, gli elettroni vengono richiamati dalla carica positiva rimasta nel luogo di origine e la gravità riunisce le lamine

Induzione elettrostatica +++ Un corpo carico positivamente si avvicina all’elettroscopio: le lamine si allontanano: quando il corpo si allontana le lamine per gravità si riavvicinano

+++ ++++ Interpretazione Un corpo positivo si avvicina all’elettroscopio attirando gli elettroni più lontani:le lamine diventano positive e si respingono: quando il corpo si allontana gli elettroni sono richiamati dalla carica positiva e le lamine si riuniscono

Elettrizzazione per contatto Un corpo negativo si avvicina all’elettroscopio:le lamine divergono il corpo tocca elettroscopio, si allontana:le lamine rimangono divergenti contro la forza di gravità

interpretazione +++ Un corpo negativo cede elettroni all’elettroscopio che risulta così tutto negativo:le lamine divergono;allontanando il corpo, l’elettroscopio rimane negativo e le lamine mantengono la divergenza repulsiva tra cariche

+++ interpretazione terra Un corpo negativo cede elettroni all’elettroscopio che risulta così tutto negativo:le lamine divergono;allontanando il corpo, l’elettroscopio rimane negativo e le lamine mantengono la divergenza repulsiva tra cariche toccando l’elettroscopio,collegandolo a terra,le lamine si riavvicinano:strumento neutralizzato

+ Elettroscopio carico:quale segno? Corpo negativo avvicinato aumenta divergenza lamine:che segno avranno?perchè divergono? Corpo positivo avvicinato riduce divergenza lamine:che segno avranno?perchè convergono?

+ Elettroscopio carico negativamente:infatti avvicinando corpo negativo,per induzione aumenta la carica negativa sulle lamine che quidi divergono; invece avvicinando corpo positivo che richiama verso l’alto cariche negative,rende meno negative le lamine stesse e quindi si riduce la loro repulsione:convergono

- Avvicinando corpo negativo a elettroscopio collegato a terra non si nota alcuna divergenza delle lamine:ma quando si allontana il corpo e insieme si toglie collegamento a terra, le lamine divergono e restano divergenti:che carica hanno?rispondi e poi clicca Collegato a terra

Il corpo negativo avvicinato,per induzione,respinge carica negativa dello strumento nel punto più lontano:in questo caso la terra (alla quale è collegato):le lamine rimangono verticali:quando si allontana il corpo e si toglie il collegamento con la terra,le cariche negative non possono riunirsi a quelle positive risalendo sullo strumento e quindi tutto l’elettroscopio risulta positivo: - + - - + + + + + + Infatti avvicinando un corpo negativo le lamine convergono perché per induzione alcune cariche negative vengono sospinte lontano dalla sferetta e quindi neutralizzano in parte la carica positiva delle lamine Collegato a terra

-+ - -+ - Pendolino elettrico Avvicinando un corpo negativo al pendolino (sughero metallizzato in superficie) si osserva che la sferetta viene attirata dal corpo,lo tocca,poi si allontana,ritorna verso il corpo,lo tocca e ripete il ciclo:cosa avviene? Rispondi e poi clicca -+ - -+ - Il corpo negativo avvicinandosi ,per induzione respinge le cariche negative sul lato opposto generando una carica positiva sul lato vicino:la sferetta viene attirata e tocca il corpo negativo:si carica di eccesso di carica negativa e viene respinta:cede all’aria la carica in eccesso e inizia moto pendolare che la riporta al ciclo precedente