Elena Lasagna

25/02/2013

MAGNETOSTATICA

Lo studio dell’elettricità,  esige alcune nozioni preliminari di altri fenomeni che, hanno con l’elettricità,  grande attinenza.

Fin da Lucrezio  ( 95 a. C. ) si conoscevano alcuni corpi, i quali hanno la proprietà di attirare pezzetti di ferro ; si sono chiamati  ” magneti ” o calamite e si chiama  “magnetismo ” la causa incognita di questo fenomeno.  Si noti che il magnetismo  non è materia ; poiché una calamita prima di essere magnetizzata ha lo stesso peso che dopo ; però è energia, se può muovere dei pezzi di ferro.

Vi sono magneti naturali,  cioè che si trovano in natura ; sono formati da magnetite, ( che è un ossido di ferro ) , abbondante anche in Italia, specialmente nell’isola d’ Elba.

Vi sono anche calamite artificiali, formate di acciaio temperato e , calamitato, o con lo strofino con altre calamite o, con la corrente elettrica.

Esse hanno solitamente la forma di una sbarra rettilinea o , del ferro di cavallo o, di una sottile losanga allungata , mobile su di una punta che la sostiene; quest’ultima si chiama ” ago magnetico “.

Poli magnetici

Se immergiamo una sbarra calamitata nella limatura di ferro , questa, non è attratta nella parte centrale , ma aderisce alle estremità che, si chiamano poli ; mentre la parte centrale si chiama ” zona neutra “.

Il nome deriva dalla città di Magnesia, nell’Asia Minore,  nelle cui vicinanze si trova in abbondanza la magnetite.

Se sospendiamo un ago magnetico sulla punta del suo sostegno, in modo che sia libero di girare ; vedremo che esso, dopo qualche oscillazione, finisce sempre per fermarsi in una data direzione, che è approssimativamente dal nord al sud. Se lo spostiamo in tale direzione, vi ritorna nuovamente.  Notiamo  però che è sempre e solo quel polo, che si dirige verso nord ; capovolgendo l’ago,  torna nuovamente da sé, come prima.

Dunque i due poli, sono diversi ; li distinguiamo col nome : “polo nord (N ) quello che si rivolge a nord e, ( polo sud ) ( S ) quello che si rivolge a sud.  Se accostiamo il polo sud di un ago al polo sud di un altro,  essi si attirano ; dunque :

” Poli  di  nome  contrario  si  attraggono “

L’attrazione della limatura di ferro,  solo ai poli di un magnete, potrebbe far pensare che, il magnetismo,  risieda solo in quei punti. Invece è ” l’Azione magnetica “, che è limitata ai poli ; ma di magnetismo ve ne è in ogni punto. Ciò che è dimostrato da una seguente esperienza : si prende una calamita,  si verifica che nel mezzo non attira la limatura,  quindi , la si spezza in mezzo.  I due pezzi non rimangono ciascuno con un polo solo,  il che non può essere,  ma vediamo che nei punti di rottura si formano due nuovi poli,  in modo che ciascuno dei due pezzi della calamita è ” una calamita completa, con i suoi due poli contrari ” .

Ciò avviene qualunque sia il numero dei pezzi, anche piccolissimi, in cui si rompe la calamita ; perciò , concludo che, ” In una calamita tutte le molecole sono magnetizzate ” .  Esse sono orientate in modo che , tutti i poli nord sono rivolti verso un estremo della calamita , i poli sud , verso l’altro estremo.

Nei punti intermedi sono affiancati poli nord e poli sud di molecole contigue e , le loro azioni,  si elidono. Restano i poli estremi delle molecole estreme che, formano i poli nord e sud della calamita.

Magnetismo  terrestre

Ponendo una calamita sopra un ago calamitato  ( senza che ago e calamita si tocchino ) l’ago si dispone parallelamente alla calamita con i poli però invertiti.  Questa esperienza ci fa pensare che se un ago calamitato si orienta da nord a sud, deve esservi un magnete che lo diriga così; tale magnete non può essere che la terra , la quale quindi produce un campo magnetico.

La terra , in conclusione, equivale ad una grande calamita, all’incirca nella direzione del suo asse.

L’azione della terra sull’ago è solo direttiva ; le due forze che essa esercita sui due poli dell’ago, sono di eguale intensità ma opposte , quindi, l’ago per l’azione della terra può solo girare su se stesso, ma non spostarsi.  Infatti ponendo una sbarretta magnetizzata a galleggiare su un pezzo di sughero  nell’acqua , la vedremo orientarsi da nord a sud, ma non spostarsi verso l’orlo del recipiente.

Elettrostatica

Talete da Mileto,  circa 2500 anni fa, osservò che un pezzo di ambra, strofinata con un panno di lana acquista LA PROPRIETÁ DI ATTRARRE CORPI LEGGERI, COME PAGLIUZZE, PIUME ECC.    Più tardi ,  Gilbert , verso il 1600, riscontrò la medesima proprietà nel vetro , nella ceralacca, ecc.  Possiamo verificarlo strofinando una bacchetta di vetro o di ebanite con una stoffa di lana e, avvicinandola a due pezzetti di carta,  questi si drizzano e vengono subito attratti dalla barretta.

L’ebanite è la stessa sostanza dell gomma elastica, resa più dura con la vulcanizzazione,  cioè con l’aggiunta di zolfo a cottura, a temperatura elevata.  Si dice che questi corpi sono elettrizzati e , si chiama ” elettricità ” la causa incognita che produce questi fenomeni. Osserviamo che l’elettricità non è materia ; infatti, una bacchetta di vetro non elettrizzata , e la stessa bacchetta elettrizzata, hanno lo stesso peso. Però , l’elettricità è energia, se può mettere in movimento i corpi.

Per vedere se un corpo è elettrizzato, serve meglio il pendolino elettrico.  Esso è formato da una pallottolina leggerissima di sughero o midollo di sambuco, sospesa con un filo di seta ad un sostegno, solitamente di vetro. Se avviciniamo alla pallottolina un corpo elettrizzato, essa si accosta a questo.

26/02/2013

I due stati elettrici

Si è osservato che, non tutti i corpi si elettrizzano ugualmente ; cioè vi sono due stati elettrici che si chiamano :

elettricità positiva ( si indica con il segno +  ) , è lo stato elettrico del vetro liscio, strofinato con la lana.

Elettricità negativa  (  si indica  con il segno –  ) , è lo stato elettrico dell’ebanite, pure strofinata con la lana.

L’esperienza inoltre dimostra che due corpi elettrizzanti dello stesso segno si respingono.  Corpi elettrizzati di segno contrario,  si attraggono.

Anticamente si riteneva che ci fossero corpi elettrizzabili e , corpi non elettrizzabili, con lo strofinìo .  Oggi si è provato che :

due corpi qualsiasi strofinati tra loro, si elettrizzano entrambi , assumendo quantità di elettricità numericamente uguali , ma di segno contrario.

Il nome deriva da ” Electron ” che , in greco , vuol dire appunto ”  ambra “.

Non si dica che,   vi sono due specie diverse di elettricità ; questa è unica ma, può presentarsi sotto due stati diversi.  Vedremo più avanti qual è la differenza tra questi stati.

Corpi conduttori e corpi isolanti

Una bacchetta di vetro , strofinata ad un estremo , attira una pagliuzza solo in quel punto ; l’elettricità rimane cioè lì localizzata , e , non si trasmette lungo la bacchetta.

Corpi che si comportano in tal modo, si chiamano isolanti o coibenti, o dielettrici.

 Tali sono : il vetro, l’ebanite, lo zolfo ,   la paraffina,  la porcellana , le resine , la seta ,  la lana , il petrolio , i gas asciutti, ecc.

Se si strofina una bacchetta di metallo tenuta con la mano , non si elettrizza.  Se la stessa bacchetta la teniamo invece per mezzo di un’altra di vetro a cui è attaccata, allora si elettrizza ; ma strofinata ad un estremo , si trova elettrizzata in tutti i punti. Cioè l’elettricità sviluppata in un punto si è propagata istantaneamente per tutta la bacchetta.

Corpi così fatti si chiamano ”  conduttori “.

Tali sono : i metalli , il carbone , le soluzioni acquose di acidi e sali , il mercurio , il corpo umano , le piante ecc.

La terra è un conduttore ; quindi, qualunque corpo elettrizzato, messo in comunicazione con la terra, cede ad essa l’elettricità. cioè si ”  scarica “. Ciò spiega perché non si elettrizza la bacchetta di metallo tenuta direttamente con la mano; strofinandola si produce elettricità, ma questa, man mano che si sviluppa si propaga, attraverso il nostro corpo, alla terra, e , si disperde.

I corpi poco umidi come la carta, le stoffe di cotone, il legno,asciutto,  l’aria umida , ecc, sono ”  semiconduttori ” ; cioè permettono il passaggio dell’elettricità, ma lentamente; quindi disperdono l’elettricità. Non vi sono corpi perfettamente isolanti né, perfettamente conduttori.

Come si spiega l’elettrizzazione – L’ atomo e l’elettrone

Ho accennato che l’atomo, non si ritiene più essere l’ultima particella invisibile della materia; ma esso è formato da un nucleo, costituito da particelle piccolissime elettrizzate positivamente ( protoni ) e,  da altre diselettrizzate  ( neutroni ); attorno al nucleo, ruotano elettroni ( particelle elettrizzate negativamente ) , secondo la qualità dell’atomo.

 Gli elettroni sono piccolissimi, circa 1840 volte più piccoli dell’atomo di  idrogeno che , è il più piccolo di tutti gli atomi; gli elettrini non costituiscono quindi materia ( nel senso ordinario di questa parola ); inoltre, possono muoversi con velocità grandissima , Fini ai 9/10 di quella della luce.

In conclusione, concepiamo un atomo, come un sistema solare in miniatura, in cui il Sole è rappresentato dal nucleo elettrizzato  positivamente,  di dimensioni piccolissime ma, di massa enorme ( rispetto agli elettroni ) e, i pianeti, sono gli elettroni che, gli turbinano  attorno.

La forza di attrazione fra l’elettricità positiva del nucleo, e quella negativa degli elettroni,  corrisponde alla forza di gravitazione, per la quale,  il Sole attira i pianeti. In un corpo non elettrizzato o, allo stato neutro, l’elettricità positiva del nucleo equivale, a quella negativa degli elettroni, e, l’atomo è neutro.

 Con lo strofinio di alcuni atomi possiamo allontanare alcuni elettroni, si manifesta così l’azione dell’elettricità positiva del nucleo e, il corpo, si elettrizza positivamente ; oppure alcuni elettroni del corpo che strofina,  vanno ad attaccarsi agli atomi neutri, portando a questi un’ eccedenza di elettricità negativa e , il corpo si elettrizza  negativamente. Continua nel art. Elettrologia due.