l’elettricità

La carica elettrica e il campo elettrico

Intorno al 500 a.C. Talete di Mileto rilevò che un frammento d’ambra strofinato con un panno attira corpi di piccole dimensioni e che il fatto non può considerarsi gravitazionale (per usare un’espressione attuale), perché l’ambra non sottoposta a tale trattamento non manifesta questa capacità.

Esistono perciò, in natura, delle azioni che sono molto più intense di quelle gravitazionali. Tali forze furono dette “elettriche” dal nome greco dell’ambra (élektron). Effetti simili si osservano peraltro, sempre dietro strofinamento, anche nel vetro, nella ceralacca, nell’ebanite, ecc. (→ 1).

Si chiama “pendolo elettrico” un particolare sistema che risulta composto da una pallina di midollo di sambuco appesa, con un filo di seta, a un apposito braccio. In→ 2b abbiamo due pendoli posti l’uno accanto all’altro. Toccati con bacchette di vetro opportunamente strofinate, i due pendoli si respingono con una certa violenza. Se una delle due bacchette fosse di ceralacca anziché di vetro, i due pendoli mostrerebbero invece una forte attrazione reciproca (→ 2c).

Sostituiamo quindi, in momenti successivi, uno dei due pendoli con pendoli toccati con materiali diversi. Vedremo che alcuni si comportano come il vetro e altri come la ceralacca. Questo diverso comportamento indica la presenza di due tipi di elettricità; quella del vetro è “positiva”, quella della ceralacca “negativa”.

In conclusione potremo dire che le elettricità di segno uguale si respingono e quelle di segno diverso si attraggono.

Carica elettrica
La qualità fisica che sta all’origine delle forze elettriche è detta “carica elettrica”; i corpi che si attraggono si dicono “caricati” positivamente o negativamente, secondo il tipo di elettricità di cui dispongono.

Una bacchetta di vetro, sottoposta a strofinamento e avvicinata a un pendolo con carica positiva lo respinge. Se avviciniamo al pendolo lo stesso panno con il quale si è già strofinato il vetro, si osserva che questo viene attratto: da ciò si rileva che, strofinando il vetro, questo si carica positivamente, mentre il panno si carica negativamente.

Abbiamo perciò una prima prova della presenza, nella materia, di cariche positive o negative, distribuite in modo che gli effetti delle une siano compensati dagli altri: l’azione dello strofinamento non ha fatto che separare i due tipi di cariche. Il panno ha strappato al vetro cariche negative (elettroni), rivelando così un eccesso di cariche negative mentre il vetro si è caricato positivamente. Per quanto riguarda la ceralacca, questa, invece di perdere elettroni, li riceve dal panno, rimasto in questo caso caricato positivamente, fino al punto di respingere il pendolo caricato con l’elettricità del vetro (→ 3).

Un pendolo con carica elettrica è utilizzato, come campione, per misurare le cariche elettriche (→ 4). Se la forza esercitata da questo campione su un pendolo elettrico B è uguale a quella esercitata su C, ciò significa che B e C hanno la stessa carica. Se la forza esercitata su D è la metà di quella esercitata su B, B ha una carica doppia rispetto a D. Possiamo dire dunque che se la forza presente in un pendolo A risulta n volte maggiore di quella presente in B, la carica di A è n volte maggiore di quella di B.

Campo elettrico

Se in una regione dello spazio è presente una carica elettrica Q, questa esercita una forza sulle cariche poste in qualsiasi punto di quella regione. Se in un punto collochiamo una carica di prova positiva q, tanto piccola da non alterare il campo di forza creato da Q (→ 5), il rapporto fra la forza esercitata in quel punto sulla carica positiva e la stessa (purché molto piccola) prende il nome di campo elettrico: un vettore che si indica con E. La forza esercitata in quel punto sulla carica q è F = qE.

In ogni punto dello spazio esiste un vettore campo elettrico ed è possibile tracciare linee che in ogni punto siano tangenti al vettore campo in quel punto: queste si dicono linee di forza del campo elettrico (→ 6).