(la videolezione) L’ambra è una sostanza che, strofinata con un pezzo di stoffa, acquista la proprietà di attrarre corpi leggeri, come pagliuzze, fili d’erba, pezzetti di carta. Per indicare questa proprietà si dice che l’ambra si elettrizza. Il termine elettricità, introdotto dall’inglese William Gilbert (nella seconda metà del 1500), deriva da elektron, nome greco dell’ambra. Molte altre sostanze strofinate si elettrizzano e attirano piccoli corpi. Tra queste sostanze ci sono il vetro e molte materie plastiche, come il plexiglas. Gli oggetti si possono elettrizzare anche senza ricorrere allo strofinio, ma ponendoli a contatto con altri oggetti già elettrizzati. Due oggetti elettrizzati interagiscono con una forza di attrazione o di repulsione. Nel Settecento il fisico statunitense Benjamin Franklin ipotizzò che, durante lo strofinio o il contatto, una certa quantità di elettricità si trasferisca da un oggetto all’altro. Alla quantità di elettricità si dà il nome di carica elettrica. Per distinguere l’attrazione e la repulsione diciamo che, strofinando una bacchetta di vetro con un panno di lana, il vetro acquista una carica positiva e la lana una carica negativa. Viceversa, strofinando una bacchetta di plastica con un panno di lana, la plastica si carica negativamente e la lana positivamente. Osserviamo che oggetti con cariche dello stesso segno si respingono, mentre oggetti con cariche di segno opposto si attraggono. Per esempio due sferette di vetro strofinate con la lana assumono cariche dello stesso segno, quindi si respingono; una sferetta di vetro e una di plastica strofinate assumono cariche di segno opposto, quindi si attraggono. Nel SI, l’unità di misura della quantità di carica elettrica è il coulomb (simbolo C). Guarda la videolezione in laboratorio interattivo sull'elettrostatica e sul campo elettrico (con riferimenti al condensatore).
LE APPLICAZIONI
Elettronica e microtecnologie Nei circuiti integrati e nei semiconduttori, il campo elettrostatico è cruciale per il controllo del flusso di elettroni. Nei transistor, modula le giunzioni e definisce lo stato logico dei dispositivi digitali. Anche nella memoria flash, il principio di carica elettrostatica viene sfruttato per registrare informazioni.
Display e imaging Nei pannelli LCD, il campo elettrostatico orienta le molecole di cristallo liquido per formare le immagini. Lo stesso principio è usato nei plotter elettrostatici e nella stampa laser, dove le cariche attraggono toner in modo controllato.
Purificazione dell’aria I filtri elettrostatici sfruttano il campo per catturare particelle sospese come polvere, pollini e microorganismi, migliorando la qualità dell’aria in ambienti chiusi.
Copisteria e stampa Le stampanti laser e fotocopiatrici usano campi elettrostatici per attrarre il toner sulla carta. Il processo di carica e scarica elettrostatica è alla base della qualità e precisione della stampa.
Manipolazione di particelle In laboratori scientifici, il campo elettrostatico è utilizzato per controllare il moto di particelle cariche, come negli spettrometri di massa o nelle camere a vuoto per la fisica nucleare.
Propulsione spaziale I motori ionici per satelliti sfruttano il campo elettrostatico per accelerare ioni e generare spinta, permettendo movimenti precisi nello spazio.
