La Struttura dell'Atomo

La Carica Elettrica e la Legge di Coulomb

La carica elettrica è una proprietà intrinseca delle particelle che costituiscono la materia, responsabile di fenomeni elettrostatici come l'attrazione o la repulsione tra oggetti. Un esempio quotidiano di elettrizzazione si verifica quando una penna, strofinata con un panno di lana, attira piccoli pezzi di carta. Questo processo può essere osservato anche quando si stacca del nastro adesivo da una superficie, evidenziando la presenza di cariche positive e negative. La legge di Coulomb, formulata nel XVIII secolo dal fisico Charles-Augustin de Coulomb, quantifica la forza elettrostatica tra due cariche puntiformi: essa è direttamente proporzionale al prodotto delle cariche e inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza reciproca. La costante di proporzionalità, nota come costante elettrostatica, è circa 8,9875517873681764 × 10^9 N·m²/C² nel vuoto e varia leggermente in altri mezzi, come l'aria.

La Scoperta dell'Elettrone e la Carica Elementare

La comprensione della carica elettrica ha fatto un salto di qualità con la scoperta dell'elettrone da parte di J.J. Thomson nel 1897, attraverso l'esperimento con i raggi catodici. Thomson identificò questi raggi come flussi di particelle cariche negativamente, gli elettroni, e calcolò il loro rapporto carica/massa. In seguito, Robert Millikan, con il suo famoso esperimento della goccia d'olio del 1909, determinò il valore della carica dell'elettrone, confermando che essa rappresenta la più piccola carica elettrica esistente in natura, pari a circa -1,602 × 10^-19 C. La massa dell'elettrone è di circa 9,109 × 10^-31 kg. Queste scoperte hanno chiarito che l'elettrizzazione è il risultato del trasferimento di elettroni tra corpi diversi, in linea con il principio di conservazione della carica, secondo cui la carica totale di un sistema isolato rimane costante.