Elettrizzazione e proprietà della carica: strofinio, contatto e induzione elettrostatica, isolanti e conduttori, conservazione e quantizzazione della carica

Carica e struttura atomica

La carica elettrica nasce dalla struttura atomica: protoni positivi nel nucleo, neutroni neutri ed elettroni negativi. Poiché i protoni restano nel nucleo, solo gli elettroni possono trasferirsi tra corpi. Un atomo neutro ha ugual numero di protoni ed elettroni; se perde elettroni diventa ione positivo, se li guadagna ione negativo. Valgono la conservazione della carica in un sistema isolato, $\sum Q_{iniziale} = \sum Q_{finale}$, e la quantizzazione, $Q = \pm n \cdot e$, con $n$ intero ed $e = 1.6 \times 10^{-19}\,\mathrm{C}$. Il coulomb è grande: si usano spesso $\mu\mathrm{C}$ e $\mathrm{nC}$.

Conduttori e isolanti

Nei conduttori gli elettroni di conduzione sono liberi; negli isolanti restano legati. Su un conduttore caricato le cariche si distribuiscono sulla superficie esterna, con densità superficiale $\sigma = \frac{Q}{S}$. Questo spiega la gabbia di Faraday.

Elettrizzare un corpo

• Strofinio: tipico degli isolanti, trasferisce elettroni per attrito.
• Contatto: tipico dei conduttori, porta entrambi i corpi allo stesso segno.
• Induzione: senza contatto, separa le cariche in un conduttore neutro; il corpo resta complessivamente neutro finché non lo si divide o collega a terra.