UNITÀ 9 - L’elettricità

FLIPPED Classroom

Guarda su YouTube il video 9 Awesome Science Tricks Using Static Electricity! Divertiti con i tuoi compagni a ripetere questi semplici esperimenti. Scoprirai la loro spiegazione scientifica dopo aver capito che cos’è l’elettricità!


Compito di realtà

Temporali e fulmini

Il fulmine è forse uno dei fenomeni più spettacolari della natura che da sempre ha suscitato la fantasia e l’interesse degli uomini. Dopo aver svolto una breve ricerca su che cos’è un fulmine e sui tipi di fulmini, scrivi ciò che devi o non devi fare per la tua sicurezza, in casa o all’aperto, al mare o in montagna, in caso di fulmini associati a un temporale.

1 Le forze elettriche

In una giornata di vento o quando l’aria è molto secca, se passi una spazzola di materiale plastico fra i capelli, questi ti restano “dritti” sulla testa ( 1 ). Quando, dopo un viaggio, scendi dall’automobile e tocchi la portiera, talvolta (se porti le scarpe di gomma) avverti una piccola scossa. Durante un temporale, vedi fulmini che si sviluppano tra le nubi o tra le nubi e il suolo. Tutti questi fenomeni vengono definiti elettrici e si generano con lo strofinio di un corpo con un altro: il pettine con i capelli, le ruote dell’auto con il suolo, le masse di vapore acqueo delle nubi tra loro. I corpi, quindi, sottoposti a strofinio , accumulano elettricità che si disperde in breve tempo, generando a volte una scossa, una scintilla, un crepitio.


Quali proprietà hanno i corpi elettrizzati?
Di sicuro hai già giocato a strofinare una penna biro su una maglia di lana e a usarla per attirare piccoli pezzetti di carta.
Prova ora ad analizzare il fenomeno con il seguente esperimento.
- Elettrizza una cannuccia di plastica strofinandola con un panno di lana e avvicinala a dei pezzetti di carta; vedrai che li attira. Ripeti la stessa operazione con una bacchetta di vetro; vedrai che anch’essa, una volta elettrizzata, attira i pezzetti di carta ( 2 ).


Puoi quindi concludere che tra i corpi elettrizzati (cannuccia di plastica e bacchetta di vetro) e piccoli oggetti leggeri (pezzetti di carta) si generano delle forze; le forze elettriche.
- Appendi la cannuccia di plastica elettrizzata a un sostegno. Avvicinale prima un’altra cannuccia di plastica elettrizzata e successivamente la bacchetta di vetro elettrizzata ( 3 e 4 ).


Nel caso 3 , la cannuccia di plastica sospesa è respinta, nel caso 4 è attirata. Esistono dunque due tipi di elettricità, che si manifestano con due tipi di forze elettriche: una forza repulsiva (plastica-plastica) e una forza attrattiva (plastica-vetro). I fisici chiamano questi due tipi di stati elettrici elettricità negativa ed elettricità positiva. Per convenzione, si considera negativo lo stato elettrico dei corpi che si comportano come la plastica e positivo lo stato elettrico dei corpi che si comportano come il vetro. Corpi con lo stesso stato elettrico si respingono, e corpi con stato elettrico diverso di attraggono.
Da che cosa dipende l’elettricità?
In condizioni normali, un corpo è elettricamente neutro: ciò significa che contiene in quantità uguali elettricità positiva e negativa. Un corpo è fatto di molecole e le molecole sono fatte di atomi: la spiegazione dei fenomeni elettrici va proprio ricercata nella struttura dell’atomo ( 5 ).

Ogni atomo possiede lo stesso numero di protoni (particelle elettricamente positive) e di elettroni (particelle elettricamente negative). protoni si trovano nel nucleo e gli elettroni si muovono in orbite esterne al nucleo; due tipi di particelle sono “tenuti insieme” dalle forze elettriche attrattive dovute al loro diverso stato elettrico. Talvolta possono intervenire delle forze esterne che spezzano l’equilibrio dell’atomo e gli elettroni più lontani dal nucleo, trattenuti più debolmente, possono essere “portati via”. È ciò che accade con lo strofinio.
Quando strofini la cannuccia di plastica con il panno di lana, la lana perde elettroni e la plastica li acquista ( 6 ): un corpo che acquista elettroni, si “carica” negativamente. Quando strofini la bacchetta di vetro, la lana acquista elettroni, il vetro li perde ( 7 ): un corpo che perde elettroni si “carica” positivamente.


HAI CAPITO CHE...

Un corpo che acquista elettroni si carica negativamente, un corpo che li perde si carica positivamente.

Che cos’è la carica elettrica?
La quantità di elettricità presente in un corpo viene detta carica elettrica ed è tanto maggiore quanto maggiore è il numero di elettroni trasferiti. Le forze elettriche dipendono dalla carica elettrica dei corpi tra i quali si instaurano, come le forze gravitazionali dipendono dalla massa: l’intensità delle forze elettriche aumenta all’aumentare delle cariche e diminuisce se la distanza tra le cariche aumenta. Le cariche elettriche + e − agiscono all’interno di un determinato spazio, il campo elettrico. L’unità di misura della carica elettrica è il coulomb (C), dal nome dello scienziato Charles-Augustin de Coulomb ( 8 ) che per primo studiò il fenomeno. Un coulomb corrisponde alla carica elettrica di 6,25 × 1018 elettroni, cioè 6,25 miliardi di elettroni.

HAI CAPITO CHE...

La carica elettrica di un corpo è tanto maggiore quanto maggiore è il numero degli elettroni trasferiti. L’unità di misura della carica elettrica è il coulomb.


Perché esistono cariche diverse?
Non tutti gli elementi chimici si comportano nello stesso modo dal punto di vista elettrico.
- Il cloro ( 9 ) è un non metallo, il suo atomo possiede diciassette elettroni, sette dei quali nel guscio più esterno; catturando un elettrone, completa il suo guscio più esterno e diventa uno ione negativo perché il numero di elettroni supera quello dei protoni. I non metalli si caricano quindi negativamente.

- Il sodio ( 10) è un metallo, il suo atomo possiede undici elettroni, uno dei quali nel guscio più esterno; cedendo questo elettrone diventa uno ione positivo perché il numero dei protoni supera quello degli elettroni. I metalli si caricano quindi positivamente.

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