Electricitatea statica

Sarcina electrica poate sa curga!

La 130 de ani dupa experimentele lui Gilbert, prin 1730, englezul Stephen Gray electrizeaza, prin frecare pe toata lungimea, un tub gol de sticla lung de 1 m; tubul electrizat atrage pene de pasare usoare. Ca sa impiedice depunerea prafului in interior, Gray pune la capetele tubului dopuri de pluta. Repetind experimentul, el observa un fapt foarte curios: desi nu fusesera frecate, dopurile de pluta atrageau si ele penele. Sarcina electrica de pe tub ajunsese, cumva, pe dopuri. Putea sarcina sa calatoreasca prin corpuri? Gray prelungeste dopul cu un bat de lemn de 10 cm si o bila de fildes. Sarcina electrica aparuta pe sticla curgea, prin dob si bat, pe bila de fildes. Sarcina electrica se comporta ca un fluid. Dupa aceasta constatare, oamenii de stiinta incep sa vorbeasca despre fluidul electric.

Dar cit de departe putea sa curga sarcina electrica prin corpuri? Gray agata bila de fildes de o sfoara lunga de 9 m pe care o leaga de dopul de pluta. Sarcina electrica ajunge pe bila, care devine electrizata.

Putea ajunge sarcina electrica inca si mai departe? Cum Gray nu avea la dispozitie o constructie mai inalta mai inalta, acesta intinde 100 m de sfoara orizontal, suspendind-o, din loc in loc, cu niste cuie de fier. Dezastru: sarcina electrica nu mai ajunge la bila iar tubul de sticla isi pierde imediat sarcina. Curgea prea multa sarcina prin cuie catre tavan? Gray incearca sa "ingusteze" canalele de pierderi, intercalind fire subtiri de matase intre sfoara si cuie.

De data aceasta, sarcina electrica strabatea cei 100 m de sfoara si ajungea la bila.

Curind, Gray isi da seama ca nu grosimea mica a firelor de matase impiedicase pierderea de sarcina ci materialul insusi. Sarcina electrica curgea prin pluta, sfoara, fildes si fier dar nu curgea prin matase. Gray descopera ca fluidul electric era "condus" prin metale mai bine decit prin orice altceva. Din acest motiv, metalele si alte substante prin care sarcina electrica curge cu usurinta sunt numite conductoare electrice. Spre deosebire de conductoare, alte materiale, cum sunt matasea si aerul uscat, nu permit curgerea sarcinii electrice. Ele pot fi utilizate pentru a impiedica scurgerea sarcinii dintr-o anumita regiune, care devine astfel izolata electric de restul lumii. De aceea, materialele respective sunt numite izolatoare.

Gray intelege de ce esuasera toate incercarile de a electriza metalele prin frecare: sarcina electrica se scurgea imediat catre Pamint prin metal si mina experimentatorului. Asigurind izolarea electrica a metalului care era frecat, Gray reuseste cu usurinta sa-l electrizeze. Pentru a face efectul mai spectaculos, el suspenda un baiat cu fire izolatoare si il electrizeaza prin frecare. Spre uimirea spectatorilor, corpul baiatului atrage obiecte usoare.

Cind corpurile sunt legate intre ele cu un conductor modest, putem urmari transferul de sarcina. In figura de mai jos doua corpuri metalice sunt asezate pe suporti izolatori. Starea de electrizare a fiecaruia este aratata de o bila usoara suspendata de corp: cind corpul este electrizat bila este respinsa. Cel din stinga este electrizat puternic iar cel din dreapta este neutru. O sfoara slab conductoare este lasata apoi sa faca contact cu cele doua corpuri.

Pe masura ce gradul de electrizare al corpului din stinga scade, creste gradul de electrizare al celui din dreapta, pina cind gradele de electrizare devin identice. Experimentul sugereaza ca ceva a trecut prin fir de la un corp la celalalt, unul pierzind iar celalalt cistigind. Acel ceva care se redistribuie intre corpuri, curgind prin fir, este sarcina electrica.

Nu exista un material care sa fie un izolator electric perfect. Din acest motiv sarcina electrica aparuta prin frecare pe un corp se scurge incet-incet catre corpurile inconjuratoare si corpul ce a fost electrizat redevine neutru. Exista insa deosebiri enorme intre materiale in privinta conductiei electrice. In tabelul de mai jos sunt clasificate citeva substante comune.

Izolatoare	Conductoare modeste	Conductoare bune
Chihlimbar	Lemn uscat	Metale
Sulf	Hirtie	Grafit
Cuart	Alcool	Solutii apoase de saruri si acizi
Sticla	Terebentina	Corpul uman si al animalelor
Cauciuc dur	Apa distilata	Pamintul
Aer si alte gaze

Pamintul este bun conductor. Datorita dimensiunii sale enorme in comparatie cu obiectele cu care experimentam, Pamintul este un rezervor imens de sarcina electrica. De aceea, din el putem extrage cantitati mari de sarcina fara a-i schimba starea electrica. De asemenea, sarcina acumulata pe un obiect se scurge in totalitate in Pamint daca are la dispozitie un traseu format din materiale conductoare. Cind sarcina acumulata pe corp nu este prea mare, descarcarea se poate face si prin contact cu corpuri conductoare masive, chiar daca acestea nu sunt legate la Pamint. Astfel, chiar corpul experimentatorului poate fi utilizat in acest scop.