Carica elettrica
La carica elettrica è una proprietà fondamentale degli elettroni, dei protoni e di altre particelle subatomiche. Gli elettroni sono caricati negativamente mentre i protoni sono caricati positivamente. Le cose che sono caricate negativamente e le cose che sono caricate positivamente si attraggono (attraggono) l'un l'altra. Questo fa sì che elettroni e protoni si attacchino insieme per formare atomi. Le cose che hanno la stessa carica si allontanano (si respingono a vicenda). Questa è chiamata la Legge delle Cariche. Fu scoperta da Charles-Augustin de Coulomb. La legge che descrive la forza con cui le cariche si tirano e si spingono l'una sull'altra si chiama Legge di Coulomb.
Le cose che hanno lo stesso numero di elettroni e protoni sono neutre. Le cose che hanno più elettroni dei protoni sono caricate negativamente, mentre le cose che hanno meno elettroni dei protoni sono caricate positivamente. Le cose con la stessa carica si respingono a vicenda. Le cose che hanno cariche diverse si attraggono a vicenda. Se possibile, quella con troppi elettroni darà abbastanza elettroni per uguagliare il numero di protoni in quella che ha troppi protoni per il suo carico di elettroni. Se ci sono abbastanza elettroni per uguagliare i protoni in più, allora le due cose non si attireranno più a vicenda. Quando gli elettroni si spostano da un luogo dove ce ne sono troppi ad un luogo dove ce ne sono troppo pochi, questo si chiama corrente elettrica.
Quando una persona rimescola i piedi su un tappeto e poi tocca una maniglia d'ottone, può subire una scossa elettrica. Se ci sono abbastanza elettroni in più, allora la forza con cui questi elettroni si spingono via può essere sufficiente a far saltare alcuni degli elettroni attraverso uno spazio vuoto tra la persona e la maniglia della porta. La lunghezza della scintilla è una misura della tensione o "pressione elettrica". Il numero di elettroni che si muovono da un luogo all'altro per unità di tempo misurato come amperaggio o "velocità del flusso di elettroni".
Se una persona riceve una carica positiva o negativa, può far rizzare i capelli della persona perché le cariche in ogni capello la allontanano dalle altre.
La carica elettrica avvertita quando si riceve una scossa da una maniglia o da un altro oggetto di solito è compresa tra i 25 mila e i 30 mila volt. Tuttavia, la corrente elettrica fluisce solo brevemente, quindi il flusso di elettroni attraverso il corpo della persona non provoca danni fisici. D'altra parte, quando le nuvole accumulano cariche elettriche hanno tensioni ancora più elevate e l'amperaggio (il numero di elettroni che scorreranno nel fulmine) può essere molto alto. Ciò significa che gli elettroni possono saltare da una nuvola a terra (o dalla terra a una nuvola). Se questi elettroni passano attraverso una persona, allora la scossa elettrica può bruciare o uccidere.
Esperimento storico
Il seguente esperimento è descritto da James Clerk Maxwell nella sua opera A Treatise on Electricity and Magnetism (1873). Normalmente, il vetro e la resina sono entrambi caricati in modo neutrale. Tuttavia, se vengono strofinati insieme e poi separati, diventano in grado di attrarsi a vicenda.
Se un secondo pezzo di vetro viene strofinato con un secondo pezzo di resina, si vedranno le seguenti cose:
- I due pezzi di vetro si respingono a vicenda.
- Ogni pezzo di vetro attira ogni pezzo di resina.
- I due pezzi di resina si respingono a vicenda.
Se un oggetto carico e uno non carico vengono uniti, l'attrazione sarà molto debole.
I corpi che sono in grado di attrarre o respingere le cose in questo modo si dice che siano "elettrificati", o che siano "carichi di elettricità". Quando due sostanze diverse vengono strofinate insieme, si produce una carica elettrica perché una di esse darà elettroni all'altra. Il motivo è che gli atomi delle due sostanze hanno un potere di attrazione degli elettroni ineguale. Così quello che è più capace di attrarre gli elettroni prenderà gli elettroni da quello che ha una forza di attrazione inferiore. Se il vetro viene strofinato contro qualcos'altro, può dare o prendere elettroni. Ciò che accade dipende da cosa è l'altra cosa.
Le cose che hanno preso elettroni sono chiamate "cariche negative", e le cose che hanno rinunciato agli elettroni sono chiamate "cariche positive". Non c'è una ragione particolare per questi nomi. È solo una convenzione arbitraria (scelta casuale) (accordo).
Oltre ad essere elettrificati dall'attrito, i corpi possono essere elettrificati in molti altri modi.
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Domande e risposte
D: Che cos'è la carica elettrica?
R: La carica elettrica è una proprietà di base di elettroni, protoni e altre particelle subatomiche. Gli elettroni sono carichi negativamente, mentre i protoni sono carichi positivamente. Le cose che hanno la stessa carica si allontanano (si respingono).
D: Chi ha scoperto la Legge delle Cariche?
R: La Legge delle Cariche è stata scoperta da Charles-Augustin de Coulomb.
D: Cosa descrive la Legge di Coulomb?
R: La Legge di Coulomb descrive la forza con cui le cariche si attraggono e si spingono a vicenda.
D: In che modo gli oggetti neutri differiscono da quelli con cariche positive o negative?
R: Gli oggetti che hanno un numero uguale di elettroni e protoni sono neutri, mentre gli oggetti che hanno più elettroni che protoni sono carichi negativamente e gli oggetti con meno elettroni che protoni sono carichi positivamente.
D: Cosa succede quando due oggetti con cariche diverse entrano in contatto?
R: Quando due oggetti con cariche diverse entrano in contatto, si attraggono - se possibile, quello con troppi elettroni darà abbastanza elettroni per eguagliare il numero di protoni in quello che ha troppi protoni per il suo carico di elettroni. Se gli elettroni sono appena sufficienti per soddisfare i protoni in più, le due cose non si attireranno più.
D: Come si forma una corrente elettrica?
R: Quando gli elettroni si spostano da un luogo dove ce ne sono troppi a un luogo dove ce ne sono troppo pochi, si parla di corrente elettrica.
D: Perché le scosse elettriche possono essere pericolose in alcuni casi e non in altri?
R: Le scosse elettriche che si avvertono quando si riceve una scossa da una maniglia o da un altro oggetto sono solitamente tra i 25 mila e i 30 mila volt; tuttavia, poiché la corrente elettrica scorre solo brevemente, non provoca danni fisici. D'altra parte, quando le nuvole acquisiscono cariche elettriche, hanno tensioni ancora più elevate e l'amperaggio (il numero di elettroni che scorreranno nel fulmine) può essere molto alto - ciò significa che se questi elettroni ad alta tensione/ad alto amperaggio attraversano una persona, possono bruciarla o ucciderla.
