Fenomeni di elettrostatica

Di Micaela Bonito.

Studio dei principali fenomeni di elettrostatica e le grandezze presenti che intervengono.

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Elettrostatica

Argomenti trattati:
Principali fenomeni di elettrostatica e grandezze che vi intervengono:
Il potere delle punte - Elettrizzazione dei conduttori metallici - Polarizzazione degli isolanti

Principali fenomeni di elettrostatica e grandezze che vi intervengono
Le cariche elettriche si distribuiscono sulla superficie esterna di un conduttore
Infatti, se in una zona interna del conduttore vi fosse un eccesso di elettroni, essi a causa della reciproca repulsione si sposterebbero il più lontano possibile gli uni dagli altri. Viceversa, se vi fosse un difetto di elettroni, dalle zone periferiche verrebbero richiamati gli elettroni liberi, i quali andrebbero a neutralizzare le cariche elettriche in eccesso, creando così dei “vuoti” elettronici sulla superficie del conduttore, cioè determinando una elettrizzazione positiva sulla superficie stessa.

Il potere delle punte

Si definisce densità di carica superficiale s, il rapporto tra la quantità di carica, dQ, presente su un elemento infinitesimo di superficie dS, e la superficie stessa:

Se una superficie non è piana, né uniformemente curva, la densità di carica è maggiore nelle zone che hanno minore raggio di curvatura: così dalle punte, zone aventi raggio di curvatura molto piccolo, la densità di carica è grandissima.

Elettrizzazione dei conduttori metallici
Un conduttore metallico può venire elettrizzato, oltre che per strofinio, per induzione e per contatto.



Elettrizzazione per induzione
: un conduttore metallico caricato positivamente, avvicinato a un altro inizialmente neutro, induce su di esso un’elettrizzazione dovuta alla migrazione di elettroni verso l’induttore.
Elettrizzazione per contatto: se un conduttore elettrizzato entra in contatto con un altro, inizialmente neutro, si crea un flusso elettronico finchè la carica iniziale non si distribuisce uniformemente sui due conduttori. Questo è anche il principio della “messa a terra”: collegando un corpo carico con la Terra, la carica si distribuisce tra corpo e Terra, ma essendo la superficie terrestre notevolmente più estesa, la carica che rimane sul corpo è pressoché nulla.

Polarizzazione degli isolanti
Poiché negli isolanti non vi sono cariche libere, la presenza di un corpo elettrizzato vicino ad essi non può dar luogo a fenomeni di induzione; pur tuttavia, l’isolante subisce delle modificazioni dette di polarizzazione.
Queste possono avvenire per deformazione o orientamento delle molecole.

La polarizzazione per deformazione consiste in uno stiramento delle molecole: cioè se il corpo è elettrizzato positivamente, nelle molecole dell’isolante gli elettroni restano attaccati ai rispettivi nuclei, ma descrivono orbite orientate verso il corpo.

La polarizzazione per orientamento delle molecole si ha invece quando nelle molecole sia già presente una qualche asimmetria nella distribuzione delle cariche (molecole eteropolari): ad esempio nella molecola d’acqua, l’atomo d’ossigeno è il polo negativo della molecola, i due atomi di idrogeno il polo positivo. Se si avvicina ad una molecola d’acqua una carica positiva, questa dall’avere un’orientazione indifferente nello spazio, preferisce rivolgere alla carica il polo negativo, cioè l’atomo d’ossigeno.