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L’ELETTROSCOPIO e la DISTRIBUZIONE DELLE CARICHE ELETTRICHE
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L’ELETTROSCOPIO
L’elettroscopio ha la funzione di far vedere
se un corpo è elettrizzato o meno.
Esso è costituito da un pomello in cui è
inserita un’asta al termine della quale ci sono
due foglioline leggere in lega d’oro. Il
pomello, l’asta e le foglioline sono di
materiale conduttore ovvero metalliche.
Tutto questo dispositivo è inserito in una
bottiglia di vetro per proteggere il tutto dalle
turbolenze aeree esterne. Il vetro
ovviamente permetterà la visione del
movimento delle foglioline.
FASE 1
Scarichiamo l’elettroscopio collegandolo a
Terra.
FASE 2
Prendiamo una bacchetta di materiale
isolante e la elettrizziamo all’estremità con lo
strofinio di un panno di lana (elettrizzazione
per strofinio). Le cariche elettriche quindi si
raccoglieranno nella zona in cui l’asta è stata
strofinata.
Se la bacchetta si carica positivamente
significa che parte degli elettroni si sono
allontanati. Infatti sono gli elettroni i
portatori di carica e quindi che si spostano.
Se usiamo una bacchetta di materiale conduttore, essa deve aver un manico isolate,
altrimenti le cariche elettriche si disperderanno a terra grazie al nostro corpo che è
conduttore.
A questo punto avviciniamo la bacchetta carica al pomello dell’elettroscopio ma
senza toccarlo.
Quindi, per induzione, elettrizziamo l’elettroscopio. Le cariche negative
dell'elettroscopio verranno attratte, dalla bacchetta, sul pomello e quelle positive si
allontaneranno da tale zona raccogliendosi sulle foglioline.
Notiamo che in tale fase l’elettroscopio risulta in ogni caso globalmente neutro.
Per quanto riguarda le foglioline possiamo dire che esse avranno tutte e due carica + e
quindi si respingeranno (repulsione tra cariche omonime) e quindi subiranno una
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divaricazione come in figura
FASE 3
In tale fase tocchiamo, con la bacchetta, il pomello. Una parte delle cariche elettriche
dalla bacchetta passeranno all’elettroscopio. Quindi quest’ultimo avrà in totale una
carica positiva.
Le foglioline quindi subiranno una divaricazione per via di questa carica così
trasferita dalla bacchetta all’elettroscopio.
FASE 4
Se allontaniamo la bacchetta le foglioline rimarranno divaricate.
Se vogliamo scaricare l’elettroscopio lo dobbiamo collegare a terra come nella fase 1.
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LE CARICHE ELETTRICHE SI TROVANO SULLA SUPERFICIE ESTERNA DI
UN CONDUTTORE – esperimento n°1
FASE 0
Abbiamo una sfera su un
supporto isolante e due
semisfere con manico
isolante.
FASE 1
Carichiamo la sfera
FASE 2
Avviciniamo, fino a
toccare, le semisfere alla
sfera.
FASE 3
Allontaniamo le
semisfere.
Usando un elettroscopio
ci accorgiamo che
Nella fase 1 è carica
ovviamente solo la sfera,
ma nella fase 3 sono
cariche solo le semisfere.
Quindi le cariche
elettriche si dispongono
sulla superficie esterna
ad una sfera. Infatti le
cariche elettriche dello
stesso segno si
respingono: l’unico
modo per disporsi il più
lontano possibile tra di
esse è di posizionarsi
sulla superficie esterna di
un conduttore.
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LE CARICHE ELETTRICHE SI TROVANO SULLA SUPERFICIE ESTERNA DI
UN CONDUTTORE – esperimento n°2
Consideriamo una gabbia di
Farabay.
Essa è costituita da una
superficie chiusa di
materiale conduttore.
La superficie può essere
uniforme o a rete.
Anche l’automobile fa da
gabbia di Faraday.
Disponiamo un
elettroscopio interno ed
uno esterno entrambi
collegati alla gabbia e
carichiamo elettricamente
quest’ultima.
Accade che la carica
elettrica si dispone
all’esterno della gabbia
quindi l’elettroscopio
interno risulterà scarico ma
quello esterno carico.
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CONCENTRAZIONE SUPERFICIALE DELLA CARICA ELETTRICA
Consideriamo un conduttore da un lato appuntito.
Se lo carichiamo elettricamente, notiamo, utilizzando l’elettroscopio, che le cariche
elettriche si dispongono di più sulle punte (maggiore densità della carica
superficiale).
Q
A
Con
=densità superficiale della carica elettrica [C/m2]
Q=quantità di carica elettrica [C ]
A=area della superficie [m2]
Infatti l’elettroscopio disposto sulla punta ha le foglioline maggiormente divaricate
rispetto a quello posizionato sulla superficie lineare.
I parafulmini sono appuntiti proprio perché sulle loro punte si dispongono
maggiormente le cariche elettriche e quindi avendo maggiore intensità del campo
elettrico attirano maggiormente i fulmini.
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SEPARAZIONE DELLE CARICHE ELETTRICHE
FASE 1
Consideriamo un
conduttore elettrico A
come in figura. Lo
carichiamo
elettricamente con
cariche + (quindi
abbiamo allontanato
alcuni elettroni da esso).
Poi disponiamo a
distanza un conduttore B
scarico però costituito da
due parti B1 e B2 (vedi
fase3).
FASE 2
Avviciniamo il
conduttore B al
conduttore A senza farli
toccare. Le cariche
negative del conduttore
B risultano essere
attratte dalle + del
conduttore A. Quindi le
cariche + di B si vanno a
disporre all’altro
estremo.
Notiamo che
globalmente, il
conduttore B risulta
essere neutro.
FASE 3
Separiamo le due parti B1
e B2 e quindi le cariche
elettriche si disporranno
uniformemente sulla
superficie di B1 e B2 .
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