Induzione, polarizzazione e costante dielettrica

Induzione

L’induzione riguarda i conduttori ed è una re-distribuzione della carica all’interno di un conduttore. A causa dell'induzione un oggetto elettricamente carico posto nelle vicinanze di un corpo conduttore neutro provoca il manifestarsi di carica su quest'ultimo, senza che avvenga contatto tra i due, poiché la distribuzione di carica che vi era inizialmente nell'oggetto neutro non è più uniforme (l'oggetto resta neutro, le cariche si sono solamente spostate).

Se hai una sfera neutra legata ad un filo alla quale induci una carica tramite un bastoncino carico negativamente, questa si sposterà verso il bastoncino dato che la distanza delle cariche positive della sfera e quelle negative del bastoncino è minore rispetto alla distanza delle cariche negative della sfera e quelle positive della stessa sfera.

Elettrizzazione per induzione

L’elettrizzazione per induzione consiste nell’avvicinare un corpo elettricamente carico ad un corpo neutro, se quest’ultimo è un conduttore.

Ad esempio, se proviamo ad avvicinare una bacchetta elettricamente carica ad una sfera metallica neutra, notiamo che la sfera verrà attratta verso la barretta, anche se la sfera inizialmente è neutra.

Questo fenomeno può essere spiegato considerando il fatto che la sferetta che viene attratta è un corpo metallico, e quindi conduttore. In questo caso, infatti, sappiamo che le particelle sono libere di muoversi sulla superficie della sfera.

Mentre inizialmente la sfera è neutra, e quindi le particelle positive e negative si trovano sparse uniformemente su di essa, quando avviciniamo la barretta, che supponiamo essere carica negativamente, si ha una redistribuzione di cariche sulla superficie della sfera.

Poiché le cariche dello stesso segno si respingono, mentre quelle di segno opposto si attraggono, sulla parte della sfera più vicina alla bacchetta si concentreranno le cariche positive, mentre quelle negative si posizioneranno più lontano possibile da essa.

In questo modo nella sfera metallica, nonostante essa sia nel complesso ancora neutra, si ha una nuova distribuzione di carica.

L’induzione elettrostatica, però, permette un’elettrizzazione solo temporanea di un corpo; infatti, quando allontaniamo la bacchetta dalla sfera, non essendoci più l’influsso delle cariche negative ad alterare l’equilibrio elettrostatico del corpo, nella sfera le cariche positive tornano a mescolarsi con quelle negative, e la sfera torna ad essere neutra come in partenza, con una distribuzione uniforme di cariche.

E’ possibile, però, rendere l’induzione elettrostatica permanente; per farlo, occorre eliminare le cariche elettriche negative che sono localizzate nella semisfera lontana dalla bacchetta; possiamo, ad esempio, toccare con un dito la sfera, cosicché le cariche negative vengano scaricate a terra.

Polarizzazione

La polarizzazione riguarda gli isolanti, ed è l'orientazione della carica all'interno dell'isolante.

Le cariche all'interno di un isolante sono organizzate come dipoli, cioè come se ogni carica negativa fosse legata a quella positiva. Bisogna immaginarsi che queste cariche abbiano orientazione abbastanza disordinata ma nel momento in cui tu avvicini un corpo carico, quella orientazione caotica dei dipoli diventa una vera e propria orientazione ordinata, tutte le cariche si orienteranno in modo che la distanza fra le cariche opposte sia minore rispetto a quella fra le cariche con medesimo segno. La conseguenza che osserveremo sarà l'attrazione che viene esercitata sul corpo isolante da parte di quello elettrizzato.