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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 .
