3A - Cariche, lampadine e circuiti 1

La carica elettrica è una grandezza fisica che indica una proprietà della materia.
L’esistenza dei fenomeni elettrici era nota sin dall’antichità.
Talete di Mileto, nel VII° avanti Cristo, studiò alcune proprietà dell’ambra, che in greco antico si dice elektron, da cui elettricità.
Più tardi ci si accorse che alcuni corpi, come il vetro e l’ambra, strofinati con lana o seta e successivamente avvicinati, si attraggono o si respingono. Più precisamente, bacchette dello stesso materiale (vetro o ambra) si respingono, mentre bacchette di materiale diverso si attraggono. Nacque l’idea che esistesse un fluido, che poteva essere in eccesso o in scarsità, e inducesse uno stato elettrico nel corpo, positivo se esso era in eccesso, negativo se invece il fluido veniva a mancare. Si pensò che la carica elettrica fosse unica, ma dotata di un segno. I corpi carichi si possono attrarre o respingere, e la forza elettrica non è solo attrattiva come quella gravitazionale, ma anche repulsiva.

Oggi sappiamo che gli atomi sono costituiti da elettroni, protoni e neutroni.

All’elettrone si attribuisce, per convenzione, carica elettrica negativa, mentre al protone si attribuisce carica positiva; i neutroni sono privi di carica elettrica. In ogni singolo atomo il numero di protoni e il numero di elettroni si equivale, e quindi la carica complessiva di ogni singolo atomo è 0. Diciamo che è elettricamente neutro; in alcuni casi però è possibile aggiungere o togliere uno o più elettroni a un atomo: "strappando" all’atomo un po’ di elettroni, questo avrà un eccesso di protoni e sarà quindi carico positivamente, mentre se aggiungiamo degli elettroni l’atomo risulterà carico negativamente.

Alcuni corpi si caricano facilmente e mantengono la carica acquisita: sono detti corpi isolanti. Altri materiali invece, non appena acquistano carica elettrica, tendono subito a cederla: questi corpi sono detti conduttori. Abbiamo detto che Talete si accorse che l'ambra, se strofinata, attraeva corpi leggeri. Questo fenomeno è oggi noto come elettrizzazione per strofinio, ed è uno dei tre modi più comuni, assieme a contatto e induzione, per caricare un corpo di elettricità. Strofinando alcuni materiali plastici con un panno di lana è possibile ottenere sulla loro superficie delle cariche elettriche negative, che chiamiamo elettroni. Esistono dei materiali come il vetro che, se strofinati, si caricano di cariche positive, i protoni.

Ogni volta che carichiamo un corpo per strofinio, ad esempio di cariche negative, avremo sempre sul panno di lana un surplus di cariche positive.

Nel nostro esperimento con il palloncino abbiamo visto che:
1- i capelli "sparano" allontanandosi gli uni dagli altri creando una specie di raggiera
2- allontanando un po' il palloncino dalla testa in modo che non tocchi più i capelli e muovendolo i capelli lo seguono, essendone attratti

Abbiamo così evidenziato attrazione (tra palloncino e capelli. cariche di segno opposto) e repulsione (tra i capelli, cariche dello stesso segno).