Come Misurare l'Elettricità Statica

Co-redatto da Anne Schmidt

L'elettricità statica è il prodotto di uno squilibrio tra le cariche positive e negative sulla superficie di un oggetto.^{[1]
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Fonte di ricerca} Può essere visibile, ad esempio quando noti una scintilla dopo aver toccato la maniglia di metallo di una porta; tuttavia, per misurarla fisicamente è necessario un procedimento più complesso. Quando impari a misurare l'elettricità statica, misuri in pratica la superficie di un particolare oggetto.

Metodo 1

Metodo 1 di 2:

Misurare la Carica Statica di Materiali Diversi

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Riunisci i materiali. Per questo esperimento hai bisogno di un piccolo piatto di rame, un collegamento a terra, dei cavi elettrici (come quelli per avviare il motore dell'auto) con morsetti a coccodrillo, un foglio di carta bianca, forbici, un righello, un palloncino, dei capelli, una maglietta di cotone, una di poliestere, un tappeto e una piastrella di ceramica. Tale esperimento misura la quantità relativa di elettricità statica presente su un oggetto.
- Puoi acquistare il piattino di rame online o in ferramenta a un prezzo relativamente contenuto.
- Il collegamento a terra e i cavi con morsetto a coccodrillo sono disponibili in ferramenta o nei negozi di articoli elettronici.
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Collega il piatto di rame alla messa a terra usando il cavo elettrico. Prendi uno dei due capi con morsetto a coccodrillo e fissalo al collegamento a terra, l'altra estremità va collegata al piatto. Non importa il punto in cui attacchi i morsetti, accertati semplicemente di aver messo a terra l'oggetto di rame.
- Toccando il piattino con un oggetto puoi rimuovere ogni carica residua presente sull'oggetto stesso.
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Taglia un foglio di carta in 100 pezzi da 5x5 mm. Prendi un righello, traccia dei quadratini di 5 mm per lato e ritagliali. Impegnati a realizzare dei "coriandoli" quanto più simili fra loro; se hai una taglierina, puoi ottenere un lavoro decisamente più semplice e accurato.
- Rimuovi ogni traccia di elettricità statica dai pezzetti di carta trasferendoli sul piatto di rame.
- Dopo aver rimosso ogni carica elettrostatica, trasferisci la carta su un vassoio piatto per le prossime fasi dell'esperimento.
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Gonfia un palloncino. Soffia al suo interno finché non diventa una sfera di dimensione medio-grande; in realtà, la grandezza non è molto importante, purché utilizzi il medesimo palloncino per tutti i materiali. Se si rompe durante uno dei test, devi gonfiarne un altro e ricominciare da capo per mantenere costanti i parametri dell'esperimento.
- Rimuovi ogni carica elettrostatica residua dal palloncino facendolo rotolare sul piatto di rame.
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Strofinalo cinque volte sulla superficie di un materiale. Per prima cosa, scegli l'oggetto di cui vuoi misurare la carica elettrostatica; per iniziare puoi usare dei capelli, il tappeto, una camicia di cotone, una di poliestere e una piastrella di ceramica.
- Strofina il palloncino sempre nella stessa direzione sulla superficie che hai scelto.
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Trasferisci il palloncino sopra i pezzetti di carta. L'attrito con il materiale vi ha trasferito una quantità variabile di elettricità statica; di conseguenza, quando lo tieni sopra la carta, i coriandoli aderiscono alla superficie del palloncino e il loro numero è direttamente proporzionale all'intensità della carica elettrostatica accumulata.
- Non far rotolare il palloncino sul mucchio di carta, ma limitati ad appoggiarlo e a contare il numero di frammenti.
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Conta e annota il numero di coriandoli che restano sulla superficie del palloncino. Staccali uno a uno contandoli; i vari materiali generano una carica elettrica diversa e di conseguenza il numero di frammenti cambia. Ripeti l'esperimento con diversi oggetti per quantificare tali differenze.
- Ricordati di togliere la carica statica alla carta prima di ogni ripetizione.
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Confronta i risultati. Osserva i dati raccolti e valuta il numero dei coriandoli attirati dal palloncino dopo averlo strofinato sui diversi materiali; maggiore è la quantità di frammenti di carta e maggiore è la carica elettrostatica.
- Leggi l'elenco e osserva quali materiali hanno permesso al palloncino di "catturare" una quantità maggiore di quadratini; i capelli hanno parecchia elettricità statica ed è probabile che siano i "vincitori" di tale esperimento.
- Sebbene questo metodo non fornisca un dato numerico che quantifichi esattamente la carica elettrostatica di un oggetto, permette però di conoscere le quantità relative in base al materiale.
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Metodo 2

Metodo 2 di 2:

con un Elettroscopio Artigianale

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Un elettroscopio è un dispositivo che rileva l'elettricità statica usando dei pezzi di metallo che si separano in presenza di una carica elettrica.^{[2]
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Fonte di ricerca} Puoi costruirne una versione molto semplice usando alcuni oggetti d'uso comune; ti serve un barattolo di vetro dotato di coperchio di plastica, un foglio di carta stagnola e un trapano.
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Costruisci una palla di stagnola. Prendi un pezzo quadrato di carta d'alluminio con 25 cm per lato; le dimensioni esatte non sono importanti, ma accartoccia il foglio formando una sfera.^{[3]
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Fonte di ricerca} Fai in modo che abbia la forma quanto più tondeggiante possibile.
- La palla dovrebbe avere un diametro di circa 5 cm; tuttavia, anche in questo caso, non è un dettaglio fondamentale. Evita semplicemente di realizzare una palla troppo piccola o troppo grande.
Prendi un altro pezzo dello stesso materiale e modellalo in un bastoncino poco più corto del barattolo. La bacchetta deve restare sospesa dal fondo del recipiente per circa 7-8 cm e spuntare oltre il bordo per circa 10 cm.
Usa un foglio più grande, del medesimo materiale, per unire e avvolgere i due elementi; torci l'involucro attorno alla bacchetta per tenere fermo il tutto.
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Pratica un foro nel tappo di plastica. Usa il trapano e trapassa il centro del coperchio creando un foro abbastanza grande per infilare la bacchetta di alluminio; se non hai un trapano a disposizione, puoi usare un chiodo e un martello per ottenere lo stesso risultato.
- Presta attenzione quando usi il trapano o il martello, in questa fase si consiglia la presenza di un adulto responsabile.
Fai scorrere il bastoncino attraverso il foro, avendo cura che la sfera resti all'esterno del coperchio; blocca il tutto con del nastro adesivo sulla faccia inferiore e superiore del coperchio, alla fine piega l'ultimo centimetro di bacchetta a 90°.
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Ritaglia un triangolo da un foglio piegato di carta stagnola. Prendi un pezzo di dimensione 15x7,5 cm e piegalo longitudinalmente, in modo che diventi un quadrato di 7,5 cm di lato. Ritaglia quindi un triangolo il cui vertice raggiunge quasi il bordo piegato; lascia i due triangoli ottenuti collegati in questo punto e non separarli.^{[4]
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Fonte di ricerca} Al termine, dovresti avere due triangoli collegati tra loro al vertice attraverso un piccolo lembo di carta stagnola.
- Se sbagli e tagli anche l'ultimo lembo, prendi un nuovo foglio di alluminio e ricomincia da capo.
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Appendi i due triangoli all'estremità piegata della barretta. Disponili in modo che quasi si tocchino a cavallo della barretta e avvita il tappo al barattolo. In questa fase fai attenzione a non far cadere i triangoli che sono appena sospesi; mantieni l'elettroscopio in verticale.
- Se i triangoli cadono, svita il tappo e rimettili al loro posto.
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Osserva il dispositivo in azione. Strofina il palloncino sui capelli e avvicinalo alla sommità della sfera di carta stagnola. Dovresti notare i triangoli che si allontanano l'uno dall'altro. Quando lo strumento entra in contatto con l'elettricità statica, i due triangoli si caricano in maniera opposta respingendosi; quando invece non rileva alcuna carica, i triangoli restano in posizione di riposo.
- Cammina per casa e metti la sfera vicino a diversi oggetti per valutarne la carica elettrostatica.
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