Il fissaidee

Settima tappa

Carica elettrica, conduttori e isolanti

Introduciamo ora dei nuovi fenomeni e delle nuove quantità fisiche, iniziando con la carica elettrica. Sperimentalmente si osserva che alcuni materiali (detti isolanti) possono essere “caricati”, ad esempio strofinandoli con un panno asciutto, in modo tale che respingono materiali dello stesso tipo, a loro volta “caricati”, e ne attraggono invece di tipo diverso, “caricati” anch’essi. Da questa ed altre evidenze si è stabilita l’esistenza di due tipi diversi di cariche elettriche, cariche positive e cariche negative, con cariche dello stesso segno che si respingono e cariche di segno opposto che si attraggono. 

Si nota anche che non tutti i materiali possono essere caricati nello stesso modo: il caricamento che abbiamo descritto funziona per vetro, gomma, resine varie, bachelite etc., ma non funziona per i materiali di tipo metallico. La ragione è che esistono materiali in cui le cariche sono pochissimo mobili e restano quindi nella posizione dove sono state depositate, detti isolanti, e materiali dove le cariche si muovono liberamente, i conduttori, alla cui classe appartengono i metalli. 

Se si deposita della carica su di un conduttore questa si muoverà fino a disporsi esclusivamente sulla superficie del conduttore; questo comportamento risulta abbastanza intuitivo se si pensa che le cariche dello stesso segno si respingono e quindi per allontanarsi il più possibile le une dalle altre raggiungeranno la superficie del conduttore, non potendo diffondersi nell’aria circostante, che è un isolante.

Date due cariche \( q_1 \) e \( q_2 \), l’intensità della forza che si esercita fra di esse è data dalla legge di Coulomb:

\( F=\dfrac{1}{4 \pi \epsilon _0}\dfrac{q_1q_2}{r^2} \)

Dove \( r \) è la distanza fra le cariche, \( \epsilon_0 \) è detta costante dielettrica (o “permittività elettrica”) del vuoto, e le cariche sono misurate in coulomb (C), una nuova unità di misura del Sistema Internazionale oggi definita in termini della carica più piccola presente in natura, quella di un elettrone: indicando il valore assoluto di quest’ultima con \( e \), si ha \( 1C \simeq 6,2410^{18}e \).  In queste unità, Il valore della costante dielettrica del vuoto è 

\( \epsilon _0 \simeq 8,8510^{-12}C^{2}N^{-1}m^{-2} \)

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