Proprietà elettriche della materia
“Frangiamore Giuseppe con la collaborazione di Butticè Francesco”
Conduttori e isolanti
Si dicono isolanti le sostanze in cui la carica non si propaga, ma rimane ferma nel punto in cui è
stata generata. Si dicono conduttori le sostanze nelle quali le cariche, generate in un punto, si
propagano in ogni altro punto. Sono ottimi conduttori tutti i metalli, in particolare oro e argento.
Sono ottimi isolanti la gomma e la plastica.
Induzione elettrostatica
Il fenomeno dell’induzione elettrica avviene nei conduttori e consiste nella separazione di cariche
dovuta alla vicinanza di un corpo carico ; esso attrae verso di sé cariche di segno opposto e respinge
lontano da sé cariche dello stesso segno.
ELETTROSCOPIO
Avvicinando, una bacchetta carica al pomello di un elettroscopio, senza che vi sia contatto, le foglie
si aprono. Infatti , pomello, asta e foglie costituiscono un unico conduttore , di cui pomello e foglie
sono gli estremi.
Il pomello, perciò, si carica di un segno e le foglie del segno opposto . Essendo cariche entrambe
dello stesso segno, le foglie divergono. Se la bacchetta viene allontanata, l’elettroscopio si scarica e
le foglie si dispongono di nuovo verticalmente .
Il modello atomico di Thomson
Nel 1896 , il fisico J.J. Thomson giunse a provare sperimentalmente l’esistenza di particelle
subatomiche di carica negativa , gli elettroni. Egli dimostrò che la massa di queste particelle doveva
essere 1836 volte più piccola della massa dell’atomo . Dunque si trattava presumibilmente di
particelle subatomiche . Nel modello atomico di Thomson detto anche modello a panettone ,
l’atomo viene considerato come una massa sferica carica positivamente ; gli elettroni , particelle
dotate di carica negativa sono sparsi dentro la massa in quantità tale da equilibrare la carica
positiva.
La carica dell’elettrone venne determinata da R . A . Millikan nel 1909 attraverso esperimenti di
laboratorio, trovando il valore di: e = −1,60· 10−19 C.
Il modello atomico di Rutherford
Nel modello atomico di Rutherford gli atomi sono costituiti essenzialmente da spazio vuoto. La
massa è concentrata in un nucleo carico positivamente. Nello spazio vuoto intorno al nucleo ruotano
gli elettroni, di massa trascurabile .
Solo in seguito si comprese che il nucleo è formato di particelle cariche positivamente chiamate
protoni e particelle privi di cariche chiamate neutroni.
Successivamente il modello atomico fu ulteriormente perfezionato da Bohr , mediante il quale si
riuscirono a spiegare moltissime evidenze sperimentali. Le proprietà chimiche e fisiche della
materia sono principalmente condizionate dallo strato più esterno dell’atomo cioè dal numero di
elettroni che si vanno a disporre su di esso. Da ciò derivano i legami chimici fra gli elementi: in
particolare interessa il legame di metallico che da origine ai materiali buoni conduttori di elettricità
e ciò è comprensibile dall’architettura del legame che permette agli elettroni più esterni di potersi
muovere liberamente se sottoposti ad una differenza di potenziale.
Il legame metallico è dovuto alla presenza degli elettroni di conduzione, molto mobili, diffusi
uniformemente all’interno del reticolo cristallino, che legano tra loro gli ioni positivi degli atomi del
metallo .
La capacità elettrica
La capacità elettrica C è definita come la costante di proporzionalità tra la carica elettrica Q fornita
ad un corpo ed il conseguente aumento di potenziale elettrico V dello stesso:
Tale rapporto è costante, e dipende dalla forma e dalle dimensioni geometriche del corpo
considerato, oltre che dal materiale nel quale il corpo è eventualmente immerso.
L'unità di misura della capacità elettrica nel Sistema internazionale di unità di misura è il farad,
equivalente ad un coulomb su volt:
1F=1C/1
I condensatori
Il condensatore è un componente capace di immagazzinare cariche (cioè energia). I più semplici
sono formati da due armature piane conduttrici poste su piani paralleli, molto vicine l’una all’altra,
e separate da un isolante .
La capacità di un condensatore è :
C = Q/ΔV
Dove Q è il valore assoluto della carica disposta su ciascuna armatura e ΔV la differenza di
potenziale tra le due armature.
Per i condensatori a lastre piane e parallele si può dimostrare che :
C = ε x S/D
Dove ε è una costante caratteristica dell’isolante interposto (nel vuoto essa vale ε0=8.8544*10-12
C2/N*m2),
detta costante dielettrica assoluta; S è la superficie delle armature e D la distanza tra le
due armature .
