La natura dell’elettricità e la carica elettrica Un po’ di storia: sin dal settimo secolo A.C. si scoprì che l’ambra gialla se strofinata con un panno di lana acquista la proprietà di attirare corpuscoli leggeri. Nel sedicesimo secolo Gilbert aveva scoperto che altre sostanze se strofinate acquistano le stesse proprietà, mentre altre no. Dal nome greco dell’ambra fu introdotto il termine “elettricità”, ad indicare la causa, ancora ignota, dei fenomeni di interazione fra corpi elettrizzati. Conclusione: Il processo di strofinamento trasferisce una piccola quantità di carica da un corpo all’altro, alterando la neutralità di carica di ciascuno di essi. G. Pugliese

La carica elettrica Ancora… esistono 2 tipi di carica elettrica, per convenzione: + CARICA POSITIVA (ad es. vetro strofinata su seta ) - CARICA NEGATIVA (ad es. gomma strofinata su pelle) Due cariche dello stesso segno si respingono mentre cariche di specie differente si attraggono. La carica elettrica si conserva sempre Unità di misura della carica è il Coulomb  [q] = C Definito in funzione dell’unità di corrente l’ampere (A), come la quantità di carica che passa attraverso un punto in 1 s quando vi scorre una corrente di 1 ampere. G. Pugliese

Struttura atomica della materia La materia è costituita da atomi i cui costituenti elementari sono gli elettroni, il protone ed il neutrone. La carica è quantizzata ossia: q = ne, dove n = +- 1, +-2…in cui e = 1.6 10-19 C è l’unità di carica elementare. la carica si conserva. Dimensioni Massa carica e < 10-17 m 9.1 10-31 kg -1.6 10-19 C p 10-15 m 1.67 10-27 kg +1.6 10-19 C n G. Pugliese

Isolati e conduttori È conveniente classificare le sostanze secondo la loro capacità di condurre la carica elettrica. Conduttori: sono i materiali i cui le cariche elettriche si muovono liberamente (il rame dei fili elettrici o l’alluminio). Isolanti sono quei materiali che non trasportano facilmente le cariche (la gomma come il rivestimento dei fili elettrici, il vetro e la bachelite). Semiconduttori: sono sostanze che hanno comportamento intermedio tra conduttori e isolanti (il silicio e germanio impiegati nei circuiti integrati dei calcolatori) Superconduttori: sono sostanze perfettamente conduttrici, che permettono alle cariche di muoversi al loro interno senza ostacolo alcuno. G. Pugliese

La legge di Coulomb Con una bilancia di torsione Coulomb dimostrò che: “la forza di attrazione o di repulsione che si esercita tra due particelle puntiformi elettricamente cariche poste nel vuoto è proporzionale al prodotto delle loro cariche ed inversamente proporzionale al quadrato della distanza tra esse ed è diretta lungo la congiungente le due cariche.“ ur è un versore con direzione congiungente le due cariche ke = 1/(4pe0) = 8.99 109Nm2/C2 è la costante elettrostatica che dipende unicamente dalle unità di misura (e0 = 8.85 10-12 m-3 Kg-1 s2 C2) Costante dielettrica del vuoto G. Pugliese

F = 9 109 10-7 10-7/ 10-4 = 0.9 N …ben misurabile Curiosità: negli esperimenti di elettrizzazione per strofinio la carica della bacchetta può essere dell’ordine di 10-7 C cui equivale uno spostamento di circa 6 1011 elettroni. Due cariche di 10-7 C poste a 1 cm di distanza interagiscono con una forza di: F = 9 109 10-7 10-7/ 10-4 = 0.9 N …ben misurabile In elettrostatica la carica di 1C è oltre le possibilità sperimentali. Gli eccessi di carica su isolanti o conduttori sono dell’ordine dei 10-6 C = mC o del 10-12 C = pC G. Pugliese, corso di Fisica-2nda parte Facoltà di Ingegneria, Foggia

Principio di sovrapposizione n particelle cariche interagiscono a coppie e la somma su una qualsiasi di esse (per es. q) è data dalla somma vettoriale: (n = 3) G. Pugliese, corso di Fisica-2nda parte Facoltà di Ingegneria, Foggia