Da oggi ripartono per le molte richieste pervenute alla nostra redazione le nozioni di Fisica che vogliono essere solo un modo per spiegare la natura intorno a noi. Parleremo di Eletriccità, magnetismo ed elettromagnetismo…questi appunti sono stati presentati agli studenti della Albany Universy di NY USA.
Nozioni elementari su Elettricità, Magnetismo,
Campo Elettromagnetico e loro applicazioni
di Filippo Baglini
Lezioni attualmente in fase di svolgimento per gli studenti del II anno della Albany Universy di NY USA
"Ciò che è veramente incomprensibile è che l’universo sia comprensibile" (da A. Einstein)
Introduzione
I fenomeni di elettromagnetismo che andremo a scoprire insieme in queste lezioni, si presentano in natura sotto varie forme. Vorrei sottolineare l’importanza della loro evoluzione storica e scientifica, concetti come elettricità, carica elettrica, magnetismo oggi conosciuti e utilizzati in vari campi della tecnologia e della scienza, vengono da molto lontano e racchiudono in se i meravigliosi passi della mente dell’uomo. Tali concetti fondamentali che affronteremo, sono infatti uno dei massimi compimenti della mente umana, e vanno letti e studiati con molta attenzione e rispetto.
Il nostro viaggio attraverso l’elettricità fino ad arrivare al magnetismo e alla fusione tra i due come uniche entità, parte da molto lontano: dal filosofo Talete.
LA CARICA ELETTRICA E IL CAMPO ELETTRICO
(elettrostatica)
Nel 600 a.C il filosofo Creco Talete di Mileto, grande matematico, astronomo e studioso della natura scopri quasi per caso che strofinando un pezzo di ambra con una pelle di pecora, l’ambra acquistava la proprietà di attirare a se corpi di piccole dimensioni, carta, paglia ecc…
Egli scopri che la proprietà che aveva l’ambra una volta strofinata, era una proprietà di altri materiali, come il vetro, e oggi anche della plastica. ( anche voi potete fare quanto fece Talete, tagliate piccoli pezzi di carta del vostro quaderno strofinate molte volte la vostra penna sulla maglia del vostro braccio e successivamente avvicinate la penna ai pezzi di carta, e vedete che i pezzetti si attaccano alla penna)
Non siamo in presenza di magia, ma di un fatto molto importante caratteristico di alcuni materiali, il fenomeno si può spiegare a molto livelli, se scendiamo dentro la materia fino all’atomo lo potremmo spiegare con il mondo sub-nucleare, ma noi in questo caso lo affronteremo dicendo che strofinando la penna o l’ambra questi materiali con lo strofinio di sono elettrizzati.
Sulla bacchetta di ambra del nostro Talete è capitato qualcosa di scientificamente spiegabile che ha la capacità di attrarre corpi, o meglio dire in fisica, generare una forza che possa attrarre i corpi, queste forze non hanno nulla a che fare con quelle gravitazionali, sono di un’altra natura: sono dette Elettriche.
Il termine elettriche deriva dal nome greco dell’ambra (élektron) in ricordo di quel primo esperimento fatto da Talete. Dopo tale scoperta si sono aperte le porte a un nuovo campo della fisica quello dell’elettricità, o più simpaticamente della scossa. Si fecero molte prove su vari materiali, e come conseguenza ci si accorse di una cosa molto interessante: se si strofinava un’asta di vetro e la sia avvicinava ad un’altra sbarra di vetro appesa a un filo di seta, quest’ultima invece di avvicinarsi si notava dalla prima. Se invece si strofinava una sbarra di un altro materiale, per esempio Polietilene e la si avvicinava sempre alla sbarra di vetro appesa a un filo di seta, quest’ultima si avvicina.
In altre parole se si avvicinava una sbarra di vetro elettrizzata a una uguale di materiale essa subiva una forza repulsiva, oppure una forza attrattiva se il materiale era diverso.
Questa fu un’importante scoperta, che possiamo concludere così:
esistono due tipi diversi di interazioni elettriche una attrattiva e una repulsiva
queste due distinte iterazioni sono legate all’esistenza di due diverse cariche elettriche
la carica positiva e la carica negativa
cariche di segno uguale si respingo, mentre cariche di segno diverso si attraggono
( questo per una convenzione adottata in passato)
Osservazione
Come conseguenza di ciò i fenomeni elettrici e magnetici sono correlati e sono entrambi determinati dalla posizione e dal moto relativo di cariche elettriche. Le particelle di materia possono essere neutre, oppure possono trasportare cariche elettriche positive o negative; le particelle con carica di segno uguale si respingono mentre quelle con carica opposta si attraggono. Così due protoni (carica +), o due elettroni (carica -), si respingono reciprocamente, mentre un protone e un elettrone interagiscono per mezzo di forze attrattive.
Carica elettrica
Il concetto nuovo dell’elettromagnetismo è il concetto di carica elettrica. La carica elettrica è un concetto chiave per comprendere i fenomeni elettromagnetici. Essa come la massa è una proprietà della materia. Le cariche si presentano in due forme positiva e negativa. La forza elettrica ha notevoli somiglianze con la forza gravitazionale, ma a differenza della gravità in cui esistono solo masse gravitazionali positive, la presenza di due diversi tipi di cariche, rende la forza elettrica peculiare. Infatti due cariche dello stesso segno si respingono, mentre cariche di segno opposto si attraggono come abbiamo già commentato precedentemente.
In virtù di quanto appreso fino ad ora, possiamo dire che quando una bacchetta di vetro sottoposta a strofinamento e avvicinata a un pendolo con carica positiva lo respinge. Se avvicino al pendolo lo stesso panno si osserva che questo viene attratto, da questo si succede una cosa molto interessante al livello atomico, che strofinando il vetro questo acquista cariche positive, mentre il panno strofinando sulla bacchetta strappava ad essa delle cariche negative ( elettroni) rivelando così un eccesso di cariche negative e quindi si carica negativamente.
Questa è una prova sperimentale della presenza nella materia di cariche positive o negative, gli elettroni e i protoni.
