Le Scienze a scuola: un’esperienza per tutti

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ELETTROSTATICA

Con materiale estremamente economico e facilmente reperibile come bicchieri di plastica, cannucce,

polistirolo espanso, panni, penne, foglio di alluminio, filo e rondelle di metallo si possono condurre

numerose esperienze di elettrostatica, dalle osservazioni qualitative dei fenomeni fondamentali a studi

semiquantitativi mediante il cambiamento di uno o più variabili.

Elettrizzazione per strofinio.

Strofinare una penna di plastica con un panno di lana (oppure un panno di tessuto sintetico) e

osservare che è in grado di attrarre piccoli pezzetti di carta, palline di polistirolo pagliuzze.

Il fenomeno osservato è un esempio di elettrizzazione per strofinio. La penna strofinata con la lana si

elettrizza, acquista carica elettrica (o in termini meno precisi acquista elettricità). Un corpo elettrizzato è

capace di attirare piccoli oggetti che non sono stati elettrizzati (neutri).

Note. La penna di plastica si può sostituire con altri oggetti in materiale plastico. Particolarmente

coinvolgente ed efficace è l’utilizzo di palloncini gonfi. Se strofinati con un panno possono attrarre capelli,

pezzetti di carta, polistirolo espanso o rimanere come incollati alle mani e alle braccia o respingersi

fortemente fra loro.

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Note pratiche: Perché l’elettrizzazione per strofinio sia evidente occorre che le superfici dei corpi siano

asciutte e non ricoperte di grasso, inoltre è bene che l’umidità dell’ambiente sia bassa.

Approfondimento: non tutti i corpi si elettrizzano per strofinio o con la stessa intensità. Si possono

quindi reperire alcuni oggetti e osservare in che misura sono elettrizzabili per strofinio. Altri oggetti

facilmente reperibili per valutare se si elettrizzano per strofinio sono: cucchiaini di plastica o metallo,

matite, bicchieri di plastica, bicchieri di vetro, provette di vetro, pettini, ecc.

Non elettrizzabile debolmente elettrizzabile fortemente elettrizzabile.

Per valutare se un corpo è carico si può costruire questo semplice strumento.

Materiale:

− cannuccia,

− polistirolo espanso,

− filo,

− plastilina o altro sostegno per la cannuccia.

Fissiamo l’estremità della parte più lunga della cannuccia alla base di polistirolo o di plastilina o di altro

materiale disponibile e adatto allo scopo. Leghiamo il filo attorno ad una pallina o ad un frammento di

polistirolo espanso e leghiamo l’altra estremità del filo all’estremità libera della cannuccia che

precedentemente è stata curvata fino a divenire orizzontale. Si osservi la figura sotto.

La pallina di polistirolo è attratta da un corpo elettricamente carico. La pallina di polistirolo è molto

leggera e basta una piccola forza per farla muovere.

Possiamo usare lo strumento sopra costruito per valutare se questi corpi si elettrizzano per strofinio.

Prima si prende l’oggetto e lo si strofina con un panno di lana, quindi lo si avvicina alla pallina di polistirolo

e si osserva se questa viene attratta e con quale intensità: se la pallina è attratta del corpo significa che

questo si è elettrizzato.

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Spunti per l’approfondimento

Scopriamo quali oggetti si possono elettrizzare per strofinio con un panno di lana.

Scopriamo se altri tipi di tessuto presentano la stessa proprietà della lana di elettrizzare i corpi.

Interazione tra due corpi elettrizzati

In precedenza è stato mostrato come un corpo elettrizzato sia in grado attrarre un corpo neutro. Ora si

mostra come oggetti elettrizzati si attraggono o si respingono. Scegliere due bacchette di plastica (ad

esempio due penne) ed elettrizzarle per strofinio. Metterne una sospesa ad un filo usando un gancio (ad

esempio una clip deformata) o un po’ di scotch e in modo tale che stia orizzontale. Avvicinare l’altra penna

in modo che la sua estremità elettrizzata sia vicina all’estremità elettrizzata dell’altra. Osservare che le

bacchette si respingono. Le due penne sono fatte dello stesso materiale e si elettrizzano allo stesso modo.

La prova con bacchette o provette di vetro è più difficile (il vetro si elettrizza di meno, il fenomeno è meno

evidente) e più pericolosa (se il vetro si rompe, i frammenti possono tagliare!) meglio affidarla ad un adulto.

Ripetere la prova con due bacchette di vetro. Anche in questo caso le due bacchette sono dello stesso

materiale e si elettrizzano allo stesso modo. Anche in questo caso si osserva la repulsione fra i due corpi.

Ripetere ancora una volta la prova usando una bacchetta di plastica e una di vetro: in questo caso si

osserva l’attrazione: vetro e plastica si elettrizzano in modo diverso e si attraggono.

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Elettroscopio

Un altro strumento molto utile per studiare l’elettricità è il seguente (si tratta di una versione

elementare del cosiddetto elettroscopio)

Materiale:

− cannuccia,

− foglio di alluminio,

− plastilina o altro sostegno per la cannuccia.

Tagliare una sottile striscia di alluminio e incollarla all’estremità ricurva della cannuccia e piegarla in

modo che i due lembi pendenti siano paralleli e quasi a contatto fra loro. siano a contatto.

Elettrizziamo un corpo per strofinio e avviciniamolo alle foglioline di alluminio. Osserviamo cosa accade

finché le foglioline non sono toccate dal corpo e poi dopo che sono state toccate dal corpo carico.

Se le foglioline entrano in contatto con un corpo elettrizzato si aprono allontanandosi l’una dall’altra.

Se tocchiamo con un dito le foglioline tornano a chiudersi: si scaricano e tornano neutre.

Se tocchiamo le foglioline con delle bacchette osserviamo che in alcuni casi si scaricano e in altre no. Le

sostanze che consentono all’elettroscopio di scaricarsi sono detti conduttori, permettono alla carica

elettrica (impropriamente all’elettricità) di muoversi attraverso il corpo. Le sostanze degli oggetti che non

consentono all’elettroscopio di scaricarsi sono dette isolanti perché l’elettricità rimane isolata nel punto in

cui si è accumulata.

Elettroforo di volta

Prendiamo un disco di metallo (una rondella piuttosto grande) e incastriamo nel foro centrale una

penna o un pennarello di plastica. Conviene al momento dell’acquisto della rondella in ferramenta avere

una penna per scegliere le rondelle con il foro dello stesso diametro della penna che useremo. Se il foro

della rondella fosse un po’ più largo, avvolgendo dello scotch attorno alla penna si può fare in modo che la

penna resti bloccata nel foro.

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Strofiniamo il fondo del bicchiere di plastica nella panno. Poniamo sul tavolo il bicchiere capovolto e

appoggiamo il disco tenendolo per il manico sul fondo del bicchiere. Tocchiamo con un dito la parte

superiore del disco e, staccato il dito, allontaniamo il disco dal bicchiere. Ora usando uno degli strumenti

sopra costruiti ci accorgiamo che si è elettrizzato.

Il disco elettrizzato attrae la pallina di polistirolo e le cede parte della sua carica. Staccatasi dal disco la

pallina con la stessa carica del disco viene ora respinta.

Il processo di elettrizzazione del disco di metallo è detto elettrizzazione per induzione: toccando con un

dito il disco permettiamo alla carica opposta a quella sul bicchiere di portarsi sul disco e quindi di caricarlo.

Anche in questo caso possiamo osservare cosa accade se invece di toccare direttamente con il dito il disco

usiamo un cucchiaino di plastica, di metallo, uno stecchino, o altri oggetti di uso comune che possiamo

facilmente reperire e portare in aula.

I materiali che portano il disco a caricarsi sono chiamati conduttori perché permettono alla carica di

muoversi attraverso di essi.

Ripetendo il procedimento possiamo caricare le foglioline dell’elettroscopio, in modo da divaricarle

notevolmente.

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L’elettroforo consente di fare ulteriori osservazioni. Il disco metallico è un corpo carico che è in grado di

cedere la sua carica ad altri corpi con estrema facilità. La penna di plastica invece trasferisce in misura

minima o trascurabile la carica sulla sua superficie ad altri corpi e il passaggio avviene solo nel punto di

contatto con l’altro oggetto.