Proprietà di conduttori e isolanti

In fisica si distinguono due grandi tipologie di materiali: i conduttori e gli isolanti. Con il tempo i fisici si sono resi conto che esistono anche materiali con comportamenti intermedi, o meglio parziali, che si chiamano semi-conduttori e semi-isolanti. Restando però nell'ambito basilare della distinzione fra conduttori ed isolanti, i secondi possono essere caricati per strofinio, cioè in pratica, è possibile mettervi sopra delle cariche positive o negative che non si disperdono, mentre nei primi il fenomeno no si manifesta, ed eventuali cariche portate sul corpo di muovono. Ad esempio una bacchetta di ferro o alluminio, ma anche di rame e dei metalli più preziosi, non presenta nessun segno di attrazione, nei confronti dei piccoli pezzi di carta, come avviene invece per la plastica su cui si possono appunto depositare cariche in grado di esercitare la forza. Proprio per questa proprietà di avere al loro interno elettroni liberi di muoversi da una parte all'altra, i metalli si dicono conduttori. Approfondendo l'argomento, in questa guida vediamo come si distinguono i conduttori, dagli isolanti.

• Bacchetta di materiale isolante
• Bacchetta di materiale metallico isolata
• Panno di lana grezza
• Pezzetti di carta

La causa di della mancanza di attrazione elettrostatica nei metalli, è dovuta alla struttura atomica dei metalli. Un corpo metallico, infatti può essere in qualche maniera visto come una massa di nuclei formati da protoni e neutroni, circondata da una nube elettroni liberi di muoversi. Nei conduttori, gli elettroni liberi trasferiscono la carica in eccesso depositata sul conduttore stesso (o prelevano la carica mancante) a terra (o dagli altri corpi con cui sono a contatto), facendo in modo che il conduttore risulti sempre neutro. In particolare, quando strofiniamo una bacchetta di metallo tenuta in mano, l'eccesso di carica passa dal metallo conduttore al nostro corpo e quindi, a terra, con il risultato che la bacchetta di metallo conduttore non risulterà elettrizzata. Nelle sostanze non conduttrici, invece, l'eccesso (o il difetto) di cariche elettriche permane nella zona della sostanza in cui è stata prodotta con lo strofinio, dando vita a corpi carichi positivamente o negativamente, nonché alla forza elettrica di attrazione o repulsione.

Secondo la proprietà di passare naturalmente da una carica elettrica da una parte all'altra della sostanza, o di trattenerla depositandola su di essi, è abbastanza corretto suddividere tutte le sostanze in isolanti e conduttori. Per fare un esperimento sul trasferimento delle cariche prima di tutto dobbiamo isolare il conduttore dalla nostra mano, usando un manico isolante, come ad esempio l'ambra o la ceramica oppure anche della semplice plastica, Così facendo eviteremo che le cariche possano scorrere via passando attraverso la nostra pelle a causa della sua umidità. Se il corpo che volgiamo provare è un isolate, strofinandolo su un panno di lana lo caricheremo negativamente, e questo dopo attrarrà piccoli pezzi di carta. Se dovessimo poi strofinare la bacchetta su un conduttore metallico a massa, le cariche se ne andranno via e ripetendo l'esperimento troveremo che la carta non è più attratta.

Possiamo verificare in laboratorio l'elettrizzazione di un metallo prendendo, ad esempio, un disco di rame montato su un bastone di ebanite. Una volta strofinato il disco di rame con un panno di lana (facendo attenzione a non toccare con le mani il disco e tenendolo, quindi, sempre per il bastone di ebanite), si viene a verificare che esso attrae dei piccoli pezzi di carta come se fosse una bacchetta di materiale isolante. Successivamente, se colleghiamo il disco di metallo a terra, esso si scaricherà facendo scomparire la forza di attrazione con i pezzetti di carta.

• Esperimenti di elettrostatica
• Conduttori e isolanti

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