Chitotoaga Vasile, Dervisci Klaidi, Ghirelli Alberto, Pastorello Fabio, Ruffato Edoardo, Socrate Andrea, Zaja Federico

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1 Studenti coinvolti: Classe III A Classe III B Classe III C Chitotoaga Vasile, Dervisci Klaidi, Ghirelli Alberto, Pastorello Fabio, Ruffato Edoardo, Socrate Andrea, Zaja Federico Andolfo Simone, Andriolo Ilenia, Giordano Riccardo, Marchioro Chiara, Pizzo Eleonora, Trovò Alice, Zaggia Anna Barison Laura, Babetto Simone, Berto Matteo, Cesarotto Stefano, Ghirelli Davide, Lazzarin Matteo, Majoros Giorgio, Nedelecu Raluca, Schiavon Federica, Tramarin Caterina, Trovò Marco

2 Le macchine elettrostatiche sono apparati in grado di generare differenze di potenziale molto elevate. Quella qui presentata sfrutta il fenomeno dell'elettrizzazione per strofinio e può essere costruita utilizzando esclusivamente materiali di recupero o facilmente reperibili in commercio. A tutti sarà capitato di sentire una scossa elettrica toccando la maniglia di una porta, o di sentire, pettinandosi in una giornata particolarmente secca, i capelli scricchiolare o di vedere il pettine (purché non metallico) attirare i capelli che al contrario tendono ad allontanarsi tra loro. Se, infine, si strofina con un panno di lana l astuccio in plastica di una penna o un righello di plastica, entrambi saranno in grado di attirare piccoli pezzetti di carta. Questi fenomeni sono legati alla presenza di elettricità statica che può essere prodotta per strofinio o per induzione. In particolare, nel caso dell elettrizzazione per strofinio, possiamo affermare che:

3 1. materiali diversi, per effetto dello strofinio, acquistano una proprietà che prima non avevano: lo stato elettrico; 2. gli stati elettrici che la materia può assumere sono di due tipi: per convenzione i fisici hanno stabilito di chiamare positivo (+) lo stato elettrico acquistato dal vetro e negativo (-) quello acquistato dalla plastica; 3. corpi carichi dello stesso segno si respingono e corpi carichi di segno opposto si attraggono. Il dispositivo presentato è stato realizzato per produrre elettricità statica da utilizzare in alcuni esperimenti. Esso è costituito da un tubo di PVC messo in rotazione da un motorino elettrico ad esso collegato attraverso una cinghia. Il tubo appoggia da una parte su una struttura in legno ricoperta da pelle di coniglio. La carica elettrostatica, prodotta per strofinio del tubo di PVC sulla pelle di coniglio, induce quando il tubo ruota una carica di segno opposto su delle piccole spazzole, costituite da sottili fili di rame saldati insieme su un tubo (anch esso in rame), che viene accumulata in un condensatore (nel caso specifico una bottiglia di Leyda)

4 La bottiglia di Leyda realizzata utilizza un contenitore, nel nostro caso un tubo di PVC da 50 mm di diametro, come isolante chiuso alle estremità con due tappi anch essi di PVC. All'interno del tubo è stata inserita arrotolandola una lamina di materiale conduttore (alluminio), che costituisce uno degli elettrodi, a cui è stato collegato elettricamente la sfera di rame che rappresenta l elettrodo ad alta tensione della nostra macchina. La superficie esterna del contenitore è stata ricoperta con una lamina di ottone, a formare l'altro elettrodo a cui è collegata una lastrina di rame-berillio che appoggia sulla base di alluminio garantendone la messa a terra. e distribuita su una sfera di rame. Sul piano di lavoro sono disponibili tre distinte strutture tutte collegate (o collegabili) al piano di alluminio che va messo a terra: una punta metallica, un piccolo tubo al neon o un altra sfera di rame (dello stesso tipo) con un campanellino metallico.

5 1. Orientando il tubo al neon con una delle estremità verso la sfera si osserva dopo qualche secondo dall accensione della macchina una scarica che causa l accensione dello stesso; 2. avvicinando ad una distanza di alcuni centimetri l altra sfera di rame in dotazione ed interponendo il campanellino metallico, appeso mediante un filo ad una struttura orientabile in PVC, tra le due sfere di rame questo viene attratto dalla sfera carica fino al contatto con essa. A questo punto il campanellino si trova ad avere una carica dello stesso segno e viene, quindi, respinto dalla sfera di rame carica e attratto da quella opposta. Al contatto con quest ultima (collegata a terra) la carica viene annullata. Il continuo ripetersi del movimento di oscillazione/contatto tra/con le due sfere crea un effetto campanello (pendolo elettrostatico); 3. disponendo la punta metallica in dotazione a qualche centimetro dalla sfera di rame della macchina si assiste ad una fragorosa scarica. Abbiamo provato anche a collocare il tubo al neon contemporaneamente al campanello e abbiamo osservato che, quando la scintilla fa accendere il tubo al neon, il campanello si ferma per poi riprendere a funzionare quando si accumula nuova carica. Per la sicurezza dello sperimentatore sul tavolo è posto anche un anello di rame (collegato a terra) che serve a scaricare la macchina al termine e/o all inizio delle varie dimostrazioni. La differenza di potenziale (tra le due sfere) creata con questo apparato ammonta ad alcune decine di migliaia di Volt, che non produce una corrente elettrica (se non nella scarica) trattandosi di fenomeni elettrostatici.