Elettromagnetismo

Isolanti e conduttori elettrici: il trasferimento di cariche elettriche

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I materiali possono essere buoni o cattivi conduttori: abbiamo evidenziato, nella lezione precedente, la differenza tra isolanti e conduttori termici. Ma le stesse caratteristiche che permettono ai conduttori di calore di trasferire con facilità energia termica, lungo tutta la propria estensione, sono anche responsabili del loro comportamento nei riguardi di cariche elettriche.

In questa lezione, indaghiamo la differenza tra la distribuzione di carica su un palloncino (fatto da un materiale plastico, isolante) e una semisfera di metallo (quindi, conduttrice). Come proviamo con il nostro elettroscopio “casalingo”, la carica elettrica che abbiamo prodotto sul palloncino rimane confinata nella zona in cui è stata accumulata, mentre, se la produciamo sulla semisfera, essa si distribuisce su tutta la superficie. Come spieghiamo questo fatto?

Quando carichiamo un corpo, le cariche accumulate su di esso hanno tutte lo stesso segno. L’interazione tra cariche elettriche è descritta dalla forza di Coulomb: essa prescrive che cariche di segno concorde si respingano.
Nei conduttori, come abbiamo visto per gli elettroni di conduzione, le cariche elettriche godono di una certa libertà di movimento, e per questo tenderanno a collocarsi di modo da rimanere il più distante possibile le une dalle altre, andandosi a distribuirsi sull’intera superficie del conduttore.
Negli isolanti, invece, la struttura atomica non consente alle cariche di spostarsi, anzi tende a trattenerle nel luogo dove sono state prodotte: la carica sarà dunque localizzata.

Per questo stesso motivo, i materiali conduttori permettono il passaggio di cariche elettriche, il che li rende fondamentali per numerosi fenomeni, quali il caricamento per contatto o il flusso di corrente elettrica.

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