MODULO 7 - atuttoportale

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- Modulo 7 - (Le cariche elettrostatiche ) -
in newton; “m”, la distanza fra le cariche, in metri ed infine “C”, il valore assunto
dalle cariche, misurato in coulomb. Poiché la costante “k” assume nel vuoto o
nell’aria il valore di:
8,
9875
⎡ N ⋅ m
⋅ ⎢
⎣ C
9
⋅10 2
(3.07)
Il coulomb è definito come quella carica elettrica che, posta alla distanza di un
metro da un’altra carica unitaria, manifesta una forza di attrazione o di
repulsione di circa 9 miliardi di newton.
Come diretta conseguenza di questa definizione, la carica elettrica assunta
dall’elettrone equivale a 1,602 10 -19 coulomb.
Vi voglio a questo punto mostrare un esempio di straordinaria efficacia
didattica realizzato dagli autori A.C. Melissinos e F. Lobkowicz nel loro libro
“Fisica 2 per scienze e ingegneria “ edito dalla Piccin.
L’atomo di rame consiste in un nucleo circondato da 29 elettroni. Il peso
atomico del rame è 63,5 g/mol. Prendiamo ora due pezzi di rame, ciascuno di
10 g (chiamati “a” e “b”) e trasferiamo da “a” in “b” un elettrone per ogni 1000
atomi di rame del pezzo “a”. Quale sarà la forza tra “a” e “b” se sono distanti 10
cm ? Dobbiamo prima calcolare quanta carica è stata trasferita da “a” in “b”. Il
numero di atomi in una grammomole (cioè in 63,5 g di rame) è 6 X10 23 ;
abbiamo trasferito:
6 ⋅10
23
10g
1
⋅ ⋅ =
63,
5 1000
La carica elettrica totale trasferita vale:
9,
45
⋅10
19
⋅
2
9,
45
⎤
⎥
⎦
⋅10
19
⋅ elettroni
−19
( 1,
602 ⋅10
≅ −15
⋅ coul omb)
All’inizio i due pezzi di rame erano neutri per cui alla fine il pezzo “a” avrà una
carica di +15 coulomb, mentre il pezzo “b” avrà una carica di –15 coulomb. Il
modulo della forza attrattiva tra i due pezzi di rame ha il valore:
2 ( 15)
( 0,
1⋅
m)
Q1
⋅Q2
9
14
f = k ⋅ = 9 ⋅10
⋅ = 2,
03⋅10
⋅ newton
2
2
d
Si tratta di una forza di attrazione molto elevata. Un transatlantico ha una
massa di circa 7 10 7 kg e quindi un peso di circa 7 10 8 newton. Potremo
sollevare 300.000 transatlantici se riuscissimo in qualche maniera ad attaccarli
ad uno dei due pezzi di rame. In realtà non riusciremo mai a depositare 15
coulomb sopra un oggetto così piccolo; le forze tra le cariche del medesimo
blocco lo polverizzerebbero. Quando carichiamo elettricamente un oggetto
aggiungiamo o togliamo elettroni solo agli atomi degli strati atomici superficiali
e anche là disturbiamo al massimo un atomo su mille.
- Vincenzo Iorio Caserta 2010 -