Differenze tra conduttori e isolanti

Conduttori e isolanti: differenze e caratteristiche principali. I metalli buoni conduttori elettrici.

Se strofiniamo un oggetto metallico come una forchetta con un panno di lana e lo avviciniamo a dei pezzetti di carta, potremmo notare che esso non li attrae.
La cosa più semplice da pensare è che la forchetta non si elettrizzi perché i metalli non hanno tendenza a cedere o a catturare elettroni quando vengono strofinati. Tuttavia vi è un altro esperimento che ci permette di scartare questa ipotesi.

Prendiamo un coltello con un manico di plastica e strofiniamo la parte metallica con un panno di lana. Dopo avviciniamo il coltello a dei pezzetti di carta, potremmo notare che esso li attrae. Dunque anche un corpo metallico può elettrizzarsi per strofinio.

Perché allora la forchetta di acciaio non si elettrizzava? La spiegazione è semplice.

- In alcune sostanze (chiamate conduttori) le cariche elettriche si muovono liberamente;

- In altre (chiamate isolanti) esse si spostano solo con grande difficoltà o non si muovono affatto.

I metalli sono conduttori, mentre la plastica e il vetro sono isolanti. Quando strofiniamo la forchetta, le cariche elettriche si disperdono al suolo, attraversando il nostro corpo, ciò perché non solo l’acciaio di cui è fatta la forchetta, ma anche il nostro corpo e la terra sono conduttori. Se però impugniamo la forchetta con un manico isolante, le cariche elettriche non possono più uscire dal metallo, cosicché questa si carica.
Quindi possiamo concludere che qualunque corpo si elettrizza per strofinio.

Se il corpo è fatto di una sostanza isolante le cariche elettriche rimangono ferme, se invece, il corpo è fatto di metallo, o di una qualsiasi sostanza che conduce elettricità, le cariche elettriche si muovono liberamente attraverso di esse. Pertanto, se il corpo è collegato al suolo da un conduttore, le cariche si disperderanno subito a terra e il corpo non riuscirà a ricaricarsi.

Tutti i metalli conducono elettricità. Ci potremmo chiedere come mai i metalli siano accomunati da tale proprietà. La spiegazione è legata alla particolare costituzione microscopica di queste sostanze.

Gli atomi dei metalli sono caratterizzati dal fatto di possedere, sull’orbita più esterna, elettroni poco legati al nucleo. Questi elettroni vengono detti liberi perché si muovono facilmente attraverso il metallo. E’ proprio il moto degli elettroni liberi ciò che conferisce ai metalli la proprietà di condurre l’elettricità. Se un oggetto metallico è carico negativamente, gli elettroni in eccesso tenderanno a sfuggire, passando in altri corpi, se invece il metallo viene caricato positivamente, esso attrarrà elettroni dai corpi vicini. In entrambi i casi saranno soltanto le cariche elettriche negative cioè gli elettroni quelle che si spostano, mentre le cariche positive cioè in protoni rimangono fermi.

Gli elettroni liberi spiegano anche un’altra proprietà fondamentale dei metalli: quelli di essere buoni conduttori del calore. Infatti, gli elettroni, muovendosi attraverso il corpo, fanno si che il moto di agitazione termica delle molecole si trasmetta rapidamente da una parte all’altra di esso.

I non metalli si comportano in maniera opposta ai metalli. Infatti negli atomi di queste sostanze, tutti gli elettroni sono legati al nucleo, per cui non vi sono elettroni liberi, i non metalli saranno perciò, isolanti sia del calore che dell’elettricità.