Dubbi elettrostatica - strofinio, contatto e induzione
Buongiorno, rileggendo alcune nozioni introduttive di elettrostatica mi sono venuti alcuni dubbi che cercando in rete non riesco a risolvere, quindi vorrei chiedervi un aiuto.
Elettrizzazione di un corpo per strofinio, per contatto e per induzione.
1- L'elettrizzazione per strofinio funziona sia per isolanti che per conduttori, basta che questi ultimi siano usati in modo tale da non far scappar via la carica elettrica. Il primo dubbio è: come fanno le cariche elettriche a passare dal corpo in cui sono meno legate all'altro? Con lo strofinio le cariche acquistano un'energia cinetica tale da saltare il livello energetico?
2- Per quanto riguarda l'elettrizzazione per contatto ho due dubbi. Il primo riguarda il modo di funzionamento, il secondo riguarda i materiali.
2.1- Il mio libro di Fisica 2 (Mencuccini) fa l'esempio di un isolante (o un conduttore) carico positivamente che viene messso in contatto con un conduttore neutro, in questo modo gli elettroni di conduzione del conduttore essendo attratti dalla carica positiva dell'altro corpo si trasferiscono su di esso, dunque il conduttore diventa carico positivamente e l'isolante (o conduttore) perde un po' della sua positività iniziale.
Viceversa, mettendo in contatto un isolante (o conduttore) carico negativamente e un conduttore neutro, cosa accade? Le cariche positive (protoni) del conduttore neutro attratte dalla carica negativa dell'isolante (o conduttore) si trasferiscono su di esso? Oppure sono gli elettroni in eccesso nell'isolante (o conduttore) che essendo attratti dai nuclei atomici positivi del conduttore finiscono per trasferirsi su di esso? Penso che sia quest'ultimo caso, ma chiedo una conferma.
2.2- Come detto nel punto precedente, sul Mencuccini l'elettrizzazione per contatto viene considerata quando il materiale neutro è un conduttore e il materiale carico è un isolante o un conduttore. Mi chiedevo se tale elettrizzazione vale anche per isolante-isolante. Il mio dubbio nasce da questo riferimento, in cui si fa l'esempio del contatto tra polistirolo e vetro/ebanite. Non sono tre isolanti questi? Viceversa su questo sito viene detto che l'elettrizzazione per contatto avviene solo tra materiali conduttori, il che va in contrasto con il Mencuccini (e io mi fido più del Mencuccini che del sito). Infine, in un formulario di Fisica (gli Spilli, alpha test) che ho a casa, viene detto che l'elettrizzazione per contatto vale solo tra conduttore neutro e isolante/conduttore carico, come dice il Mencuccini. Vi prego chiaritemi la questione.
3- L'elettrizzazione per induzione avviene quando si avvicina un corpo (isolante o conduttore) carico (negativamente o positivamente) a un conduttore neutro. In tal caso gli elettroni di conduzione del conduttore si separano dai nuclei atomici positivi, quindi da una parte prevale la carica positiva e dall'altra prevale quella negativa. Fin qui dovrebbe essere giusto.
Viceversa quando si avvicina un corpo (isolante o conduttore) carico (negativamente o positivamente) a un isolante neutro, non si parla di induzione elettrostatica ma si parla di polarizzazione, giusto? Quindi la penna di plastica carica (isolante) che attrae i pezzettini di carta (isolante) è un esempio di polarizzazione, non di induzione, giusto?
Illuminatemi!
Elettrizzazione di un corpo per strofinio, per contatto e per induzione.
1- L'elettrizzazione per strofinio funziona sia per isolanti che per conduttori, basta che questi ultimi siano usati in modo tale da non far scappar via la carica elettrica. Il primo dubbio è: come fanno le cariche elettriche a passare dal corpo in cui sono meno legate all'altro? Con lo strofinio le cariche acquistano un'energia cinetica tale da saltare il livello energetico?
2- Per quanto riguarda l'elettrizzazione per contatto ho due dubbi. Il primo riguarda il modo di funzionamento, il secondo riguarda i materiali.
2.1- Il mio libro di Fisica 2 (Mencuccini) fa l'esempio di un isolante (o un conduttore) carico positivamente che viene messso in contatto con un conduttore neutro, in questo modo gli elettroni di conduzione del conduttore essendo attratti dalla carica positiva dell'altro corpo si trasferiscono su di esso, dunque il conduttore diventa carico positivamente e l'isolante (o conduttore) perde un po' della sua positività iniziale.
Viceversa, mettendo in contatto un isolante (o conduttore) carico negativamente e un conduttore neutro, cosa accade? Le cariche positive (protoni) del conduttore neutro attratte dalla carica negativa dell'isolante (o conduttore) si trasferiscono su di esso? Oppure sono gli elettroni in eccesso nell'isolante (o conduttore) che essendo attratti dai nuclei atomici positivi del conduttore finiscono per trasferirsi su di esso? Penso che sia quest'ultimo caso, ma chiedo una conferma.
2.2- Come detto nel punto precedente, sul Mencuccini l'elettrizzazione per contatto viene considerata quando il materiale neutro è un conduttore e il materiale carico è un isolante o un conduttore. Mi chiedevo se tale elettrizzazione vale anche per isolante-isolante. Il mio dubbio nasce da questo riferimento, in cui si fa l'esempio del contatto tra polistirolo e vetro/ebanite. Non sono tre isolanti questi? Viceversa su questo sito viene detto che l'elettrizzazione per contatto avviene solo tra materiali conduttori, il che va in contrasto con il Mencuccini (e io mi fido più del Mencuccini che del sito). Infine, in un formulario di Fisica (gli Spilli, alpha test) che ho a casa, viene detto che l'elettrizzazione per contatto vale solo tra conduttore neutro e isolante/conduttore carico, come dice il Mencuccini. Vi prego chiaritemi la questione.
3- L'elettrizzazione per induzione avviene quando si avvicina un corpo (isolante o conduttore) carico (negativamente o positivamente) a un conduttore neutro. In tal caso gli elettroni di conduzione del conduttore si separano dai nuclei atomici positivi, quindi da una parte prevale la carica positiva e dall'altra prevale quella negativa. Fin qui dovrebbe essere giusto.
Viceversa quando si avvicina un corpo (isolante o conduttore) carico (negativamente o positivamente) a un isolante neutro, non si parla di induzione elettrostatica ma si parla di polarizzazione, giusto? Quindi la penna di plastica carica (isolante) che attrae i pezzettini di carta (isolante) è un esempio di polarizzazione, non di induzione, giusto?
Illuminatemi!
Risposte
Nessuno è disponibile per un parere? Mi sembra un dubbio piuttosto semplice, ho fatto l'esame una decina di anni fa e adesso sono un po' arrugginito. 
"Shun":
Con lo strofinio le cariche acquistano un'energia cinetica tale da saltare il livello energetico?
Questo mi sento di escluderlo
Poi, tutta la storia dell'elettrizzazione per contatto, conduttore/isolante vs conduttore/isolante...
Credo che tutto l'inghippo stia nella distinzione netta conduttore/isolante, che in realtà non c'è. In questo genere di fenomeni le cariche in gioco sono minime, mentre le tensioni sono abbastanza alte, per trasferire le cariche da un corpo all'altro bastano dei conduttori anche molto cattivi,... mi pare di ricordare che nei primi esperimenti si usava spago come collegamento, e funzionava.
Poi, i protoni non si spostano. casomai si spostano degli ioni positivi, ma nelle soluzioni.
"Shun":
3- L'elettrizzazione per induzione avviene quando si avvicina un corpo (isolante o conduttore) carico (negativamente o positivamente) a un conduttore neutro. In tal caso gli elettroni di conduzione del conduttore si separano dai nuclei atomici positivi, quindi da una parte prevale la carica positiva e dall'altra prevale quella negativa. Fin qui dovrebbe essere giusto.
Viceversa quando si avvicina un corpo (isolante o conduttore) carico (negativamente o positivamente) a un isolante neutro, non si parla di induzione elettrostatica ma si parla di polarizzazione, giusto? Quindi la penna di plastica carica (isolante) che attrae i pezzettini di carta (isolante) è un esempio di polarizzazione, non di induzione, giusto?
Giusto
Grazie per la risposta mgrau!
Ok, quindi con tensioni molto alte anche gli elettroni presenti negli isolanti possono saltare il gap e arrivare nella banda di conduzione? Io stavo pensando più che altro a esperimenti semplici, diciamo didattici (ma non sono un professore), tipo la bacchetta di vetro o di plastica che si carica dopo essere stata strofinata con la lana o qualcosa di simile. Mettendo a contatto l'isolante carico con un conduttore quest'ultimo dovrebbe caricarsi, mentre mettendolo a contatto con un altro isolante quest'ultimo non si dovrebbe caricare, credo.
Hai ragione, quando ho scritto protoni ho sbagliato!
Quindi nelle soluzioni (liquide o gassose) uno ione positivo si può trasferire da un "corpo" all'altro, mentre nei corpi solidi no. Corretto?
Credo che tutto l'inghippo stia nella distinzione netta conduttore/isolante, che in realtà non c'è. In questo genere di fenomeni le cariche in gioco sono minime, mentre le tensioni sono abbastanza alte, per trasferire le cariche da un corpo all'altro bastano dei conduttori anche molto cattivi
Ok, quindi con tensioni molto alte anche gli elettroni presenti negli isolanti possono saltare il gap e arrivare nella banda di conduzione? Io stavo pensando più che altro a esperimenti semplici, diciamo didattici (ma non sono un professore), tipo la bacchetta di vetro o di plastica che si carica dopo essere stata strofinata con la lana o qualcosa di simile. Mettendo a contatto l'isolante carico con un conduttore quest'ultimo dovrebbe caricarsi, mentre mettendolo a contatto con un altro isolante quest'ultimo non si dovrebbe caricare, credo.
Poi, i protoni non si spostano. casomai si spostano degli ioni positivi, ma nelle soluzioni.
Hai ragione, quando ho scritto protoni ho sbagliato!
Quindi nelle soluzioni (liquide o gassose) uno ione positivo si può trasferire da un "corpo" all'altro, mentre nei corpi solidi no. Corretto?
"Shun":
Ok, quindi con tensioni molto alte anche gli elettroni presenti negli isolanti possono saltare il gap e arrivare nella banda di conduzione?
Non credo si tratti questo. Non me ne intendo, ma credo che, semplicemente, molti isolanti non sono proprio isolanti del tutto, hanno una resistenza molto alta ma non infinita, un minimo di corrente passa
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