Conduttori e isolanti

Dopo Talete, passarono molti secoli prima che la storia potesse tramandarci il nome di un altro uomo che si fosse dedicato allo studio dei fenomeni elettrici: Guglielmo Gilbert, che nacque nel 1540 è morì nel 1603.

Gilbert non si accontentò di ripetere l'esperimento con l'ambra, ma provò a fare la stessa cosa usando vari altri orpi e trovò così che alcuni di essi, come ad esempio il vetro, la resina, lo zolfo, ecc, si possono elettrizzare come l'ambra.

Si constatò in tal modo che l'elettrizzazione non era un fenomeno particolare proprio dell'ambra, ma che essa poteva ottenersi anche con vari altri corpi; si pensò perciò di distinguere i corpi in due categorie e cioè quelli che si possono elettrizzare e quelli con i quali ciò non è possibile.

In seguito questa descrizione si dimostrò errata, perchè l'inglese Stefano Gray ( 1665-1736 ) riscontrò che tutti i corpi possono essere elettrizzati per strofinio.

In conseguenza delle prove di elettrizzazione eseguite su svariati corpi, Gray potè stabilire un'altra distinzione, che risultò di utilità ben maggiore. Egli aveva osservato, infatti, che in alcuni corpi ( qualinl'ambra, il vetro, lo zolfo, ecc) l'elettricità si manifestava solo nella parte strofinata con la lana, come era dimostrato dal fatto che soltanto questa parte aveva le proprietà di attrarre corpi leggeri.

Ad esempio, se si prende una bacchetta di vetro e si strofina una sua estremità, si constata che solo questa estremità è in grado di attrarre pezzetti di carta.

Vi sono invece altri corpi (quali quelli metallici) che si comportano in modo diverso: Gray notò infatti che, pur strofinandoli in una parte limitata, l'elettricità si manifestava su tutto il corpo, in quanto ogni loro parte era in grafo di attrarre corpi leggeri.

Ad esempio, pur strofinando ad una sola estremità una barretta di ferro, questa attrae pezzetti di carta in ogni sua parte.

Gray ritenne quindi, giustamente, che nei corpi metallici l'elettricità prodotta nella parte strofinata poteva propagarsi e giungere a tutte le altre parti e pertanto chiamò questi corpi buoni conduttori dell'elettricità; chiamò invece cattivi conduttori dell'elettricità i corpi in cui l'elettricità rimaneva raccolta nella sola parte strofinata, senza potersi muovere per raggiungere le altri parti.

I corpi che hanno la proprietà di essere buoni conduttori dell'elettricità permettono di far passare l'elettricità stessa da un corpo all'altro, senza doverli spostare per metterli materialmente a contatto tra loro.

Supponiamo, infatti, di avere due sfere metalliche, che indicheremo rispettivamente con A e B come nelle figura di fine paragrafo, e che con la sola sfera A sia carica di elettricità: Se prendiamo un filo di rame e tocchiamo per un solo istante con le sue estremitàmle due sfere, potremo constatare che, dopo avere tolto il filo, anche la sfera B risulta carica di elettricità:

Poichè il rame è un buon conduttore, una parte dell'elettricità che si trovava sulla sfera A si è potuta propagare attraverso il filo giungendo sulla sfera B, che in tal modo ha acquistato una quantità di elettricità uguale a quella perduta dalla sfera A. Mediante il filo di rame abbiamo stabilito un collegamento elettrico fra le due sfere.

 Passaggio d'elettricità fra due corpi Passaggio d'elettricità fra due corpi Passaggio d'elettricità fra due corpi

Un fenomeno analogo avviene quando si mettono in comunicazione un recipiente A pieno d'acqua e un recipiente B vuoto tramite un tubo chiuso da un rubinetto. Aprendo il rubinetto, una certa quantità d'acqua contenuta in A passa in B, fino a quando in entrambi i recipienti l'acqua raggiunge lo stesso livello.

Se i due recipienti A e B sono uguali, si avrà in entrambi la stessa quantità d'acqua; se invece il recipiente B è più grande del recipiente A, la quantità d'acqua che giungerà in esso sarà maggiore di quella rimasta in A. Si comprende che, se il recipiente B fosse grandissimo, quasi tutta l'acqua passerebbe in esso ed in A non ne rimarrebbe che una quantità trascurabile.

La stessa cosa avviene per l'elettricità: se la sfera B è molto più grande della sfera A elettrizzata, su essa passa una quantità d'elettricità maggiore di quella che rimane su A; se la sfera B fosse grandissima, quasi tutta l'elettricità passerebbe su essa e sulla sfera A ne rimarrebbe una quantità del tutto trascurabile.

Questo fatto può avvenire in pratica, in quanto esiste realmente una sfera grandissima: la Terra su cui viviamo, la quale può considerarsi come un corpo buon conduttore dell'elettricità.

Per stabilire un collegamento can la terra, si può toccare con l'estremità di un filo di rame una tubazione dell'acqua potabile che, essendo in grn parte interrata, è in buon contatto col terreno.

Se con l'altra estremità di questo filo si tocca una sfera elettrizzata, l'elettricità passa tutta sulla sfera enormemente più grande costituita dalla terra; la sfera elettrizzata perde così tutta la sua elettricità, che si è scaricata a terra.

passaggio d'acqua fra due recipienti

Abbiamo dunque visto come si può compiere l'operazione opposta all'elettrizzazione: infatti, mentre strofinando un corpo con la lana lo carichiamo di elettricità, collegandolo a terra lo scarichiamo dell'elettricità che aveva acquisito con lo strofinio e lo riportiamo nelle stesse condizioni in cui si trovava prima di ssere elettrizzato.

Per scaricare a terra l'elettricità posseduta da un corpo non è necessario stabilire appositamente un collegamento elettrico con la terra mediante un filo di rame, perchè anche il corpo umano è un buon conduttore dell'elettricità e generalmente i piedi toccano il suolo in condizioni tali da stabilire un contatto sufficientemente buono con la terra.

Per scaricare a terra un corpo elettrizzato, basta pertanto toccarlo con un dito, perchè il nostro corpo si comporta come il filo di rame, stabilendo un collegamnento elettrico con la terra.

Se il corpo elettrizzato è un buon conduttore dell'elettricità, basta toccarlo in un ounto qualsiasi, perchè l'elettricità è distribuita in ogni sua parte; se, invece si tratta di un corpo cattivo conduttore dell'elettricità, bisogna toccarlo proprio nel punto in cui è stato strofinato, perchè l'elettricità rimane raccolta in questo punto.

Si comprende da ciò che non possiamo caricare elettricamente un corpo buon conduttore dell'elettricità tenendolo direttamente con una mano per strofinarlo, in quanto l'elettricità si scaricherebbe continuamente a terra attraverso il nostro stesso corpo mentre viene prodotta con lo strofinio.

Affinchè l'elettricità rimanga sul corpo strofinato, occorre munire quest'ultimo di un manico che sia un cattivo conduttore dell'elettricità, in modo da poterlo tenere senza che l'elettricità possa giungere alla nostra mano e quindi scaricarsi a terra attraverso il nostro corpo.

Il corpo carico, in queste condizioni, si dice isolato elettricamente, in quanto l'elettricità che possiede non può raggiungere altri corpi; il manico che serve ad isolare elettricamente il corpo si chiama perciò isolatore. Per questa loro applicazione, i corpi cattivi conduttori dell'elettricità si chiamano comunemente isolanti, mentre i corpi buono conduttori dell'elettricità si chiamano più semplicemente conduttori.


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