Storia delle scoperte delle
cariche elettriche
Prof. Daniele Ippolito
Liceo Scientifico “Amedeo di Savoia” di Pistoia
VI secolo a.C.
Talete osserva che l'ambra, strofinata con un
panno di lana, è capace di attirare piccoli
oggetti come paglia, carta, ecc.
1600
William Gilbert osserva che altre sostanze
(diamanti, zolfo, vetro, ceralacca) oltre
all'ambra, se strofinate, sono capaci di
attirare altri corpi anche di masse
consistenti.
Al fenomeno dà il nome di elettricità, dal
greco elektron (ambra).
L'elettricità sembra essere di natura solo
attrattiva.
1663
Otto Von Guericke scopre che, strofinando a
mani nude un frammento di zolfo, esso
attira alcuni corpi ma ne respinge altri.
L'elettricità può essere quindi anche di natura
repulsiva (come il magnetismo).
Costruisce una sfera di zolfo ed altri minerali
che rappresenta la prima macchina
elettrostatica.
1729
Stephen Gray classifica
conduttori e isolanti.
I
i
materiali
in
conduttori (metalli, soluzioni con sali
disciolti, ecc.) sono sostanze capaci di
trasportare l'elettricità perché le cariche
elettriche sono libere di muoversi.
Gli isolanti (vetro, legno, ecc.) sono materiali
in cui le cariche elettriche non sono libere
di muoversi e quindi non possono
condurre l'elettricità.
1730
Charles Dufay distingue due tipi di elettricità:
elettricità vetrosa (+), attribuita ai materiali
come il vetro, ed elettricità resinosa (-),
propria di sostanze come l'ambra o la
ceralacca.
Due corpi elettrizzati con segni concordi si
respingono .
Due corpi elettrizzati con segni discordi si
attraggono.
++++
vetro
++++
vetro
++++
----
vetro
++++
ambra
----
1745
Pieter Van Musschenbroek inventa la
bottiglia di Leida, il primo condensatore
elettrico.
È possibile ora disporre di una
grande quantità di carica
elettrica
per
effettuare
esperimenti.
1746
Benjamin Franklin enuncia il principio di
conservazione della carica elettrica: in un
passaggio tra due corpi la carica elettrica
totale non varia.
1750
Franklin interpreta i fulmini come scariche
elettriche tra le nuvole e la terra ed inventa
il primo parafulmine: i fulmini vengono
attirati da punte metalliche e la loro carica
elettrica viene scaricata a terra, senza
danneggiare la casa.
1753
John Canton scopre l'induzione elettrica: è
possibile elettrizzare un metallo inizialmente
neutro avvicinando ad esso un corpo carico.
Nella parte più vicina al corpo
induttore si presentano cariche di
segno opposto ad esso; in quella
più lontana abbiamo cariche dello
stesso segno.
Allontando l'induttore, il metallo
torna ad essere scarico.
1775
Alessandro Volta inventa l'elettroforo: uno
strumento che, sfruttando il fenomeno
dell'induzione
elettrica,
consente
di
produrre una carica permanente nei metalli.
(1) il piano metallico a, munito di
manico isolante b, una volta
avvicinato al disco di resina c già
elettrizzato
negativamente
per
strofinio, si carica per induzione;
(2) la carica negativa sulla superficie
superiore di a è dispersa a terra, per
es. toccando con un dito;
(3) allontanando il piatto a da c, esso
risulta carico positivamente.
1789
Charles Augustin de Coulomb verifica una
legge che descrive la forza tra due cariche
elettriche.
q1 e q2 sono le quantità di carica dei
due corpi, oggi misurate in coulomb;
+
+
r è la loro distanza;
k è una costante che nel vuoto vale
k = 9 · 109 N·m2/C2
Metà dell’800
Michael Faraday introduce il concetto di
campo elettrico.
Ciascuna carica elettrica è immaginata
come la sorgente di un campo di forze che
si manifestano su una carica di prova.
L’andamento del campo è
evidenziato dalle linee di forza: sono
curve rispetto alle quali il campo
elettrico è tangente in ogni punto.
Il verso delle linee di forza
rappresenta il verso del campo
elettrico.
1897
John Joseph Thomson scopre l'elettrone:
nell'atomo sono presenti cariche elettriche
negative localizzate.
Propone un modello atomico
“a panettone”: gli elettroni
sono
immaginati
come
particelle negative immerse in
una materia positiva uniforme.
1911
Ernest Rutherford scopre il nucleo: l'atomo
è costituito da un componente centrale
positivo, circondato da una sfera molto più
grande, dove ruotano gli elettroni.
+
-
-
Propone un modello atomico
“planetario”:
gli
elettroni
ruotano attorno al nucleo
come i pianeti ruotano attorno
al sole.
1911
Robert Andrews Millikan scopre che la
carica elettrica è quantizzata: gli elettroni
hanno tutti la stessa carica.
qe = - e = - 1,602 · 10-19 C
Tutti i fenomeni osservati in precedenza (elettrizzazione
per strofinio, per contatto, induzione elettrica) vanno
allora interpretati come un passaggio di elettroni da un
corpo all'altro.
Il corpo che acquista elettroni ha un eccesso di carica
negativa.
Il corpo che cede elettroni ha un eccesso di carica
positiva.
La quantità di carica, positiva o negativa, è sempre un
multiplo della carica dell'elettrone.
Convenzionalmente si attribuisce carica positiva a quella
dei protoni ma i portatori di carica (gli elettroni) sono
negativi.
