Struttura atomica - Samuele Mazzolini

Origine dell’ELETTRICITA’
Generalità
L'elettricità è una proprietà fondamentale della materia, diffusissima in natura, dove si
manifesta spesso in modo molto evidente, come ad esempio nei fulmini.
Attraverso i secoli l'uomo ha studiato e compreso questa forma di energia ed è riuscito a sfruttarla.
Antichità e medioevo
I primi studi dei fenomeni risalgono probabilmente al filosofo greco Talete (600 a.C.), che studiò le
proprietà elettriche dell'ambra, la resina fossile che se viene sfregata attrae altri pezzetti di materia:
il suo nome greco era electron e da questo termine deriva la parola «elettricità».
I greci antichi compresero che l'ambra era in grado di attrarre oggetti leggeri, come i capelli e che
un ripetuto strofinio dell'ambra stessa poteva addirittura dare origine a scintille.
Nel 300 a.C., Teofrasto di Ereso scopre e descrive altri materiali aventi le stesse capacità
dell'ambra.
In Medio Oriente, nei pressi dell'odierna Baghdad, sono stati recuperati nel 1936 vasetti babilonesi
di terracotta risalenti al 250 a.C. che contenevano forse le prime rudimentali pile, usate per far
depositare strati di metallo sugli oggetti. Tali oggetti sono denominati Batterie di Baghdad.
Il Venerabile Beda, monaco inglese dell'VIII secolo, descrisse proprietà analoghe a quelle
dell'ambra in un tipo particolare di carbone compatto: il giaietto.
Età moderna
Le osservazioni del fenomeno ripresero durante la seconda metà del XVI secolo: il fisico italiano
Girolamo Cardano si occupò di elettricità, distinguendo forse per la prima volta, la forza elettrica
da quella magnetica.
Nel 1600 lo scienziato inglese William Gilbert osservò le medesime proprietà dell'ambra anche in
altri materiali, quali molte pietre dure, il vetro e lo zolfo. Nel 1629 Niccolò Cabeo e Francis
Hauksbee descrissero i fenomeni dell'attrazione e repulsione elettrica.
L'interesse per il fenomeno dell'elettricità si diffuse anche come curiosità e gioco nei salotti
settecenteschi e come immaginario e rivoluzionario metodo di cura. Nel contempo proseguivano gli
studi scientifici: Stephen Gray nel 1729 studiò la conducibilità dei corpi e i termini conduttore e
isolante furono introdotti da Jean Théophile Desaguiliers nel 1740; Cristian Ludolff osservò nel
1743 le scintille elettriche e la loro proprietà di infiammare sostanze volatili.
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Le macchine elettrostatiche e gli strumenti di misurazione venivano intanto continuamente
perfezionati e si elaboravano teorie scientifiche che tentavano di spiegare il fenomeno.
William Watson nel 1746 scoprì che l'elettricità si trasmetteva anche per lunghe distanze quasi
istantaneamente.
Nel giugno del 1752, Benjamin Franklin, a compimento delle sue indagini e teoria sui fenomeni
elettrici, condusse il celebre e pericolosissimo esperimento dell'aquilone durante un temporale. A
seguito di questi esperimenti, Franklin inventò il parafulmine e stabilì la relazione sussistente tra il
fulmine e l'elettricità.
Le osservazioni di Franklin posero le basi per la teorizzazione dell'elettricità e dei diversi fenomeni
elettrici connessi da parte degli scienziati che seguirono: Michael Faraday, Luigi Galvani,
Alessandro Volta, André-Marie Ampère e Georg Simon Ohm.
Nel Novecento alcuni studiosi scoprirono che gli atomi, le particelle che compongono la materia,
sono formati da particelle ancora più piccole.
In particolare, vicino al nucleo degli atomi ci sono delle particelle, gli elettroni, che determinano il
comportamento chimico degli elementi e trasportano l’elettricità.
Gli elettroni sono l’elettricità negativa mentre i protoni sono l’elettricità positiva. Solo gli
elettroni sono in grado di muoversi e trasportare elettricità mentre i protoni non hanno libertà di
movimento e restano fissi nel nucleo.
Gli elettroni però non si muovono con facilità in tutti gli oggetti.
Per questo gli oggetti vengono classificati in due categorie: isolanti e conduttori.
Negli isolanti le cariche elettriche si muovono con difficoltà: la plastica, il vetro, il legno, la
ceramica e la gomma sono alcuni esempi di materiali isolanti, attraverso i quali non scorre corrente.
Nei conduttori invece le cariche elettriche si spostano con facilità come; quasi tutti i metalli sono
generalmente ottimi conduttori.
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Struttura dell’ ATOMO
Tutta la materia è costituita da unità elementari chiamati atomi, che possiamo considerare come
mattoni che costituiscono tutto ciò che ci circonda.
L’atomo è costituito da un nucleo, composto al suo interno da protoni (che possiedono una carica
elettrica positiva) e da neutroni (che non possiedono carica elettrica).
Intorno al nucleo ruotano gli elettroni, particelle aventi carica elettrica negativa.
Possiamo immaginare l’atomo come ad un minuscolo sistema solare.
Ad esempio, l’atomo del rame, è costituito da 29 elettroni, 35 neutroni e 29 protoni.
Un atomo ha un numero uguale di elettroni e protoni e la carica positiva e negativa si annullano a
vicenda e si dice che l’atomo è elettricamente neutro.
Tuttavia è possibile che l’atomo possa perdere o guadagnare elettroni, cambiando il suo equilibrio
elettrico: se ad esempio perde un elettrone vuol dire che l’atomo sarà più positivo che negativo; un
atomo carico positivamente si chiama ione positivo.
Se invece l’atomo guadagna un elettrone vorrà dire che è più negativo che positivo; in questo caso
l’atomo viene detto ione negativo.
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Gli atomi e gli elettroni sono in continuo movimento nella materia, tuttavia il movimento degli
elettroni da un atomo all’altro è casuale senza una particolare direzione. Questo movimento di
elettroni non costituisce un flusso di elettroni ordinato e pertanto non costituisce una corrente
elettrica.
Per avere una corrente elettrica, cioè un flusso ordinato di elettroni, è necessario che ci sia un
movimento continuo di elettroni nella stessa direzione.
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