Elettrizzazione per contatto

L'elettrizzazione per contatto è un fenomeno che riguarda esclusivamente i conduttori elettrici: quando un conduttore carico viene fisicamente a contatto con un altro conduttore, esso trasferisce al secondo una certa quantità di carica elettrica.

 

Nella precedente lezione abbiamo trattato il primo dei vari modi in cui un corpo può elettrizzarsi. In particolare abbiamo spiegato in cosa consiste l'elettrizzazione per strofinio, qual è l'effetto che induce sui corpi e cosa la determina a livello microscopico.

 

Ora passiamo a occuparci dell'elettrizzazione per contatto: seguiremo la medesima falsariga e ne analizzeremo il funzionamento, le cause e le condizioni per cui si manifesta. Ci soffermeremo nella fattispecie sulla quantità di carica elettrica che viene ceduta da un corpo e acquisita dall'altro. 

 

Il fenomeno di elettrizzazione per contatto

 

Uno dei modi più semplici per elettrizzare un corpo è dato dal contatto. Specifichiamo subito che questo modo di elettrizzare i corpi funziona solo per i conduttori elettrici e non per gli isolanti elettrici.

 

Come funziona l'elettrizzazione per contatto? Se disponiamo di un conduttore carico e isolato, indipendentemente che la carica elettrica sia positiva o negativa, possiamo metterlo a contatto con un altro conduttore inizialmente neutro e isolato. Con l'espressione "mettere a contatto" si intende fare in modo che i due oggetti si tocchino fisicamente.

 

In questo modo, per la stessa natura dei conduttori elettrici, parte della carica presente sul primo conduttore si trasferisce al secondo, che passa così dall'essere inizialmente neutro a diventare elettricamente carico.

 

Quali sono gli effetti dell'elettrizzazione per contatto? Chiaramente una conseguenza di tale modalità di elettrizzazione dei corpi è che la carica presente sul primo conduttore, a seguito del contatto, diminuisce di una quantità pari alla carica trasferitasi sul secondo.

 

Il segno della carica sui due conduttori inoltre è lo stesso; se abbiamo avvicinato un conduttore carico positivamente a un altro neutro, anche il secondo acquisirà una carica positiva. Di conseguenza dopo il contatto i due corpi esercitano l'uno sull'altro una forza elettrica repulsiva, cosicché essi si respingono.

 

Elettrizzazione per contatto e isolamento del secondo conduttore

 

È bene sottolineare che la carica tende sempre a trasfersi da un conduttore carico a un conduttore neutro quando essi entrano a contatto. Affinché la ripartizione della carica complessiva tra i due conduttori si mantenga tale è quindi necessario che il sistema formato dai due conduttori che entrano a contatto sia isolato rispetto a qualsiasi altro conduttore.

 

Se ad esempio teniamo in mano il secondo conduttore, nonostante una parte della carica elettrica del primo conduttore si sia trasferita effettivamente sul secondo, quest'ultimo non rimane carico perché è a contatto con la mano, ossia con un altro corpo conduttore. Quello che succede allora è che la carica che il secondo conduttore ha acquisito passa attraverso il nostro corpo e si scarica a terra; così, se allontanassimo il primo conduttore, il secondo non si ritroverebbe carico e anzi rimarrebbe neutro come era inizialmente. Tutta la carica del primo conduttore attraverserebbe il secondo e il nostro corpo fino a scaricarsi a terra.

 

In sintesi il secondo conduttore rimane carico se:

 

- è inizialmente isolato, e

 

- lo mettiamo a contatto con un conduttore carico e isolato da altri conduttori, e

 

- successivamente allontaniamo i due conduttori.

 

Se ad esempio avviciniamo con le mani una bacchetta di ferro carica a una sfera di ferro neutra, se vogliamo caricarla dobbiamo interporre qualche materiale isolante tra le mani e la bacchetta, come dei guanti di gomma. Inoltre la sfera deve essere appoggiata su materiali isolanti, come ad esempio un supporto in sughero. In questo modo parte della carica della bacchetta si trasferisce per contatto alla sfera; se successivamente le allontaniamo, la carica acquisita dalla sfera mediante elettrizzazione per contatto rimarrà su di essa, in quanto gli isolanti non permettono alla carica di disperdersi.

 

Quantità di carica trasmessa nell'elettrizzazione per contatto

 

Intuitivamente potremmo pensare che nell'elettrizzazione per contatto la carica elettrica si dimezzi tra i due corpi coinvolti, cioè che metà della carica inizialmente presente sul primo conduttore passi al secondo. Non è sempre così, e sicuramente non lo si può affermare in linea generale.

 

Si può effettivamente calcolare la quantità di carica che si trasferisce da un conduttore all'altro, ma per riuscirvi è necessario conoscere la nozione di potenziale elettrico che ancora non ci appartiene (e che studieremo in una delle prossime lezioni).

 

Per il momento ci basta sapere che una certa frazione della carica presente sul primo conduttore si trasferisce sul secondo, e che si ha un dimezzamento perfetto solo nel caso in cui i due corpi siano identici. Se consideriamo una sfera carica e la poniamo a contatto con un'altra sfera neutra, delle stesse dimensioni e dello stesso materiale, allora la prima sfera trasferirà metà della propria carica alla seconda. Si tratta di una caso particolare che pertanto non ha validità generale.

 

 


 

Nella prossima puntata del corso di Elettrostatica approfondiremo la questione della carica ceduta, e studieremo un dispositivo che permette di analizzare in concreto l'elettrizzazione per contatto: l'elettroscopio a foglie. Successivamente tratteremo l'elettrizzazione per induzione e la polarizzazione elettrica.

 

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Buon proseguimento su YouMath,

Alessandro Catania (Alex)

 

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