È tutta una questione di attrazione e repulsione
Se prendiamo due piccole sfere metalliche ciascuna con carica elettrica positiva e le avviciniamo tra loro, la fisica ci insegna che dovrebbero respingersi. Infatti, due cariche elettriche di segno opposto si attraggono e, invece, due cariche elettriche dello stesso segno si respingono (legge di Coulomb). La forza di attrazione o di repulsione è direttamente proporzionale al prodotto delle due cariche e inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza.
Risposta sbagliata, invece, perché secondo l’ultima ricerca effettuata da un fisico dell’Università di Wellington in Nuova Zelanda e pubblicata nella edizione on-line dei Proceedings of the Royal Society due sfere, entrambe cariche positivamente, al di sotto di una certa distanza, si attraggono fra loro sempre di più, violando palesemente le leggi della fisica. Come mai?
Il motivo sta proprio nel fatto che le due sfere sono metalliche, cioè buoni conduttori di elettricità e, soprattutto, le cariche elettriche sono libere di muoversi sulla loro superficie. Fintanto che le sfere vengono tenute abbastanza lontane fra loro, le cariche elettriche si distribuiscono uniformemente sulle rispettive superfici e si genera così una forza di repulsione. Ma quando le due sfere si avvicinano, le cariche elettriche si muovono e si ridistribuiscono in modo non più uniforme sulla loro superficie.
L’avvicinarsi di una sfera carica positivamente causa nell’altra un allontanamento delle cariche positive verso il lato opposto. Siccome l’interazione è reciproca il risultato finale è che le cariche elettriche positive si addensano nelle zone diametralmente opposte a quella di avvicinamento. In tal modo, entrambe le sfere si polarizzano: cioè le cariche positive migrano su un emisfero e le cariche negative migrano sull’altro. Questa ridistribuzione di cariche genera due effetti diversi, che dipendono dalla differenza di cariche elettriche positive esistenti fra le due sfere: se una sfera è più carica dell’altra, il risultato sarà un’attrazione, ma se le due sfere hanno uguale carica elettrica il risultato finale è una repulsione.
Tutto ciò è vero se le sfere metalliche sono di piccole dimensioni e con cariche elettriche dello stesso segno. Con cariche elettriche di segno opposto prevale, comunque, l’attrazione, anzi l’attrazione a brevi distanze viene rafforzata proprio nelle sferette di piccole dimensioni. Per sfere metalliche o corpi metallici di grandi dimensioni, e quindi di grande massa, l‘effetto di attrazione o di repulsione risulta, invece, molto debole, sia perché entrano in gioco fattori come la resistenza elettrica la quale su grandi superfici non favorisce la migrazione e la ridistribuzione delle cariche (a meno che non si tratti di materiali superconduttori), sia perché le forze di attrazione e repulsione sono molto piccole perché le grandi masse possano significativamente risentirne.
Insomma, la repulsione può diventare a volte una forte attrazione.
(Caterina Vinci)