Elettricità: cos’è e come è nata

01 Novembre, 2019
la lampadina si illumina grazie all'elettricità e quindi gli elettroni che passano nel suo filamento

Le origini dell’elettricità

Partiamo dal principio: da dove deriva il termine elettricità? Dal termine ELEKTRON che in greco antico vuol dire… AMBRA?

Proprio così: AMBRA. Esattamente come quella incastonata sul bastone di John Hammond in Jurassic Park.

 

Mumble

“Scusa Davide, ma che diamine ci azzecca l’ambra con l’elettricità?”

Come quasi sempre accade nelle grandi scoperte, anche per l’elettricità, il caso ha avuto un ruolo decisivo: i greci difatti notarono che strofinando con un panno una bacchetta di ambra questa era poi in grado di attrarre piccoli oggetti poco pesanti (come piume).

Ti è mai capitato da piccolo di strofinare la bic nel maglione e farle poi attrarre dei pezzettini di carta? Il principio è esattamente lo stesso.

U

AHA!

Con questo fenomeno scoperto diciamo per caso, l’elettricità ha iniziato il suo viaggio e ha preso il nome con cui la conosciamo oggi… Partendo dalla semplice AMBRA.

L’elettricità parte dagli atomi

Per capire l’elettricità, immagina di poter diventare misuscolo e di immergerti dentro un pezzo di metallo, diciamo di rame.

Non appena entrato in questa sorta di Rame-landia vedresti una grande confusione. Tizi bassi e mingherlini corrono velocissimi a destra e sinistra.

Ma chi sono? Perchè mai tutta questa fretta?

Beh hai appena conosciuto il protagonista della nostra storia sull’elettricità: l’elettrone.

Ma perchè gli elettroni sono così sfrenati? Da dove partono? Verso dove sono diretti?

Elettricità = elettroni mobili

Seguendo un elettrone, vedi che esce da una casa per entrare in un’altra. Ma dopo poco esce anche dalla seconda casa diretto verso una terza. Esce anche dalla terza dopo pochissimo e si dirige verso una quarta.

Ne osservi un altro e fa la stessa identica cosa.

Di chi sono queste case? Fai la conoscenza del secondo protagonista della nostra avventura: le case sono gli atomi.

Se per parlare di elettricità si deve parlare di elettroni, non si può non parlare anche di atomi: hanno un nucleo centrale di neutroni e protoni (a carica rispettivamente neutra e positiva) attorno ai quali si muovono gli elettroni a carica negativa.

Mumble

“Ma Davide, perchè gli elettroni non rimangono nelle loro case (i loro atomi) girando invece da una all’altra come degli invasati?”

Isolanti e conduttori di elettricità

U

AHA!

Perchè questa è una proprietà tipica dei metalli per cui gli elettroni più lontani dal nucleo hanno grande libertà di movimento ed è proprio questo che li rende buoni conduttori

Non tutti i materiali sono così ovviamente: gli atomi del legno ad esempio tengono i loro elettroni saldamente ancorati e non li lasciano uscire “di casa” così facilmente, motivo per cui il legno non è un conduttore.

L’elettricità quindi è innanzitutto un fenomeno legato al materiale: i metalli sono conduttori perchè i loro atomi lasciano alcuni elettroni liberi di muoversi a piacimento.

La gomma invece non lascia passare nessuna elettricità perchè i suoi atomi tengono gli elettroni ben saldi ai propri atomi.

Cos’è quindi l’elettricità?

Il modo più intuitivo che hai per definire l’elettricità, è immaginarla come uno spostamento di elettroni.

Lo spostamento può essere continuo, come una sorta di fiume all’interno di un conduttore e a quel punto abbiamo una corrente elettrica come quella che dà energia alle nostre case. Oppure può essere statico, per cui gli elettroni passano da un materiale ad un altro: e questa si chiama elettricità statica.

Cos’è l’elettricità statica?

L’elettricità statica scoperta dai greci

Per vedere in azione l’elettricità statica e replicare l’esperimento dei greci, ti basta prendere una bacchetta di ambra e un maglione di lana.

Strofina con energia la bacchetta di ambra con il maglione e poi avvicinala ai tuoi capelli e… li attira.

Come mai ai tuoi capelli piace così tanto la bacchetta di ambra che prima di essere strofinata era per loro totalmente indifferente?

Lo strofinio, che così come gli urti, è alla base del fenomeno dell’elettricità statica.

Così come hai fatto all’inizio per la barra di rame, diciamo che tu possa diventare minuscolo e immergerti nella bacchetta di ambra per andare a vedere cosa è successo.

Qualcosa non va: ci sono moltissimi elettroni, troppi in effetti. Da dove cavolo sono sbucati?

Ti basta spostarti dall’interno della bacchetta di ambra all’interno del maglione di lana per capire tutto: nel maglione c’è il deserto. Molti meno elettroni.

Perchè strofinare causa elettricità statica?

Lo strofinio di due materiali, porta uno dei due a strappare elettroni dall’altro e portarseli addosso.

Nell’esperimento con la bacchetta e il maglione, l’ambra ha strappato elettroni al maglione.

Mumble

“Ma non ci dovrebbe essere ora uno squilibrio di cariche negative nella bacchetta d’ambra?”

Assolutamente si ed è proprio così che nasce l’elettricità statica: quando si crea uno squilibrio di cariche.

La bacchetta di ambra ora ha una carica complessiva negativa visto il numero maggiore di elettroni e di conseguenza il tuo maglione ha una carica complessiva positiva essendoci più protoni.

Quando hai avvicinato la bacchetta alla tua testa, la sua carica negativa ha spinto via gli elettroni nei tuoi capelli lasciandoli carichi positivamente e a quel punto l’attrazione tra loro è stata irresistibile. Nell’articolo sul funzionamento dei fulmini vedrai che la parte inferiore delle nubi temporalesche fa con il terreno sottostante esattamente la stessa cosa dell’ambra con i capelli.

Elettricità statica + o -? La serie tribo elettrica

U

AHA!

La serie tribo elettrica (link in BIBLIO) è la classifica che ordina i materiali in base alla loro capacità, se strofinati, di strappare e mantenere elettroni in eccesso, caricandosi quindi negativamente (tipo l’ambra), oppure di lasciarli andare caricandosi positivamente (tipo la lana o il vetro)

Scossa di elettricità statica

Ti è mai capitato di scendere dalla macchina, toccare la maniglia della portiera e prendere la scossa? Immagino proprio di si e l’elettricità statica ne è alla base.

Quello che succede è che mentre sei alla guida, muovendoti, strofini il cotone o la lana dei tuoi vestiti contro il sedile in tela o pelle (ovviamente tutti isolanti). Così facendo perdi elettroni che si depositano all’interno della macchina e lì rimangono. Appena esci, la tua mano positiva tocca la portiera che essendo di materiale metallico e quindi conduttore, trasferisce su di te i suoi elettroni con un sonoro ZAP riportandoti ad avere una carica neutra.

Tra la mano e la maniglia di una porta o di una finestra? Stessa cosa perchè camminando strofini i tuoi piedi su un tappeto magari, o su una moquette, o sei stato molto tempo seduto su una sedia in tela o pelle… Tra la mano e la maniglia esiste quindi uno squilibrio di cariche, misurabile in Volt (anche detto differenza di potenziale), che la natura tenderà a riequilibrare. Come? Facendo scorrere le cariche da un punto a un altro, che è proprio la definizione di corrente elettrica.

BIBLIO

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Clicca sul bottone qui sotto e visualizza la mappa mentale di riepilogo dell’intero articolo. Ti basta cliccare con il tasto destro sull’immagine e salvarla dove vuoi così da fissare i concetti in memoria più facilmente ed averla sempre a portata di mano… NON SI SA MAIwink

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