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Corrente e carica elettrica
La carica è una proprietà dei corpi, come la massa. Oggi sappiamo che sia la massa, sia la carica dipendono dalla costituzione atomica della materia. I costituenti dell'atomo sono infatti particelle dotate di massa e di carica elettrica.
Nel Sistema Internazionale di misura la massa è una grandezza fondamentale, ma la carica elettrica non lo è. L'unità di misura di carica (coulomb, simbolo C) è derivata da quella, fondamentale, di corrente (ampere , simbolo A).
| Dati del problema | Richieste | ||
| i = 2,5 105 A | corrente elettrica che scorre in un fulmine | Q | carica trasferita dal fulmine |
| t = 2 10-5 s | tempo dell'evento |
La corrente è costituita da cariche elettriche in movimento all'interno di conduttori solidi, di soluzioni o, come in questo caso, di un gas come l'aria. Nel caso del fulmine si trasferisce, dalle nuvole alla terra e dalla terra alle nuvole, una grande quantità di carica elettrica sotto forma di atomi ionizzati positivamente e negativamente.
Q = i t
Il coulomb, unità di misura della carica, è quindi definito come
1 C = 1 A s
Determiniamo la carica trasportata dal fulmine: Q = 2,5 105 A * 2 10-5 s = 5 C
Il coulomb è una unità di misura molto grande: i fulmini più violenti possono arrivare a circa 30 C, mentre mediante azioni di strofinio, la carica trasferita è dell'ordine di appena 10-8 C
Quantizzazione e conservazione della carica
La carica elettrica non è una grandezza continua, ma è quantizzata, cioè è sempre un multiplo intero di una carica elementare positiva o negativa.
e = 1,6 10-19 C
Qualsiasi carica q è un multiplo del quanto elementare e può essere scritta: q = n e (con n numero intero)
Poichè il quanto di carica è veramente molto piccolo, la struttura granulare della carica elettrica è evidente solo per cariche dell'ordine di grandezza di quella elementare. Per cariche molto più grandi, ci comportiamo come se essa fosse una grandezza continua. Sarebbe come voler contare i granelli che compongono una tonnellata di sabbia!
Come sai, i costituenti dell'atomo (particelle subatomiche) sono
particelle dotate di massa e di carica elettrica.
Ecco i rispettivi valori:
| nome | carica (in e) | massa (in unità atomiche u) |
| elettrone | - e | 1/2000 (trascurabile) |
| protone | + e | 1 |
| neutrone | 0 | 1 |
Come aveva intuito Franklin, la carica elettrica non si crea né si distrugge, essa può solo trasferirsi da un corpo ad un altro.
La legge di conservazione della carica elettrica è valida anche oltre la fisica classica, in reazioni nucleari e nella fisica delle particelle.
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Copyleft Ludovica Battista