Coulomb Charles-Augustin de

Coulomb Charles-Augustin de

Coulomb 〈kulòm〉 Charles-Augustin de [STF] (Angoulême 1736 - Parigi 1806) Ufficiale del genio militare, membro dell'Accademia delle scienze di Parigi (1784) e poi (1795) anche dell'appena fondato Institut de France. ◆ [MTR] [EMG] Bilancia di C.: bilancia di torsione a sospensione monofilare che C. ideò e costruì per le sue celebri esperienze sulle azioni tra corpi elettrizzati e magnetizzati (1785-86). Quella usata nelle esperienze elettrostatiche (bilancia di C. elettrica) è costituita (fig. 1) da un'asticciola di materiale isolante, sospesa per il suo punto di mezzo a un filo di torsione (inizialmente di seta non ritorta, poi di quarzo), recante a un'estremità una sferetta metallica e all'altra un contrappeso a paletta, che riporta il baricentro dell'asticciola sulla traccia del filo e, al tempo stesso, smorza le eventuali oscillazioni di rotazione; un sostegno isolante, fisso, porta una seconda sferetta metallica; protegge il tutto una custodia di vetro, terminante in alto con un morsetto a testa rotante, cui è fissato il filo di torsione. Elettrizzata la sferetta fissa, a, si porta a contatto con essa quella, b, dell'equipaggio mobile; la carica inizialmente sulla sferetta fissa si ripartisce allora fra le due sferette, in ragione diretta del diametro di ciascuna (in parti uguali se le sferette sono identiche; due terzi sulla più grande e un terzo sulla più piccola se i diametri sono uno doppio dell'altro; ecc.); fra le due sferette si sviluppa una forza repulsiva F, diretta secondo la congiungente i centri di esse (fig. 2); l'equipaggio mobile ruota di un certo angolo α, portandosi in una posizione nella quale il momento della forza anzidetta rispetto all'asse di rotazione, Fl sin[(α+α₀)/2] (con l distanza del centro della sferetta b dal centro dell'asticciola e α₀ posizione angolare di b prima dell'elettrizzazione: fig. 2), è equilibrato dal momento della reazione elastica di torsione sviluppata dal filo, cα (con c costante di torsione del filo); per la distanza d fra i centri delle sferette si ha: d/2=l cos[(α+α₀)/2]; nota che sia l e misurati gli angoli in gioco (nella bilancia originale, mediante un indice solidale all'asticciola e scorrente su una graduazione; successiv., con il metodo ottico di Poggendorff), è così possibile misurare sia F, sia d, e quindi mettere in relazione fra loro tali grandezze (tale relazione è la legge elettrostatica di C.: v. oltre). Una variante è di usare sferette identiche e di elettrizzarle per contatto con altre sfere elettrizzate, di diametro opportuno, anche portanti elettricità di segno differente. Nel caso magnetico, l'asticciola è sostituita da un magnete lineare e la sferetta fissa da una delle due estremità polari di un analogo magnete lineare. ◆ [FSD] Buca di C.: v. solidi, livelli elettronici nei: V 349 f. ◆ [EMG] Calibratura di C.: lo stesso che gauge di C. (v. oltre). ◆ [EMG] Costante elettrostatica di C.: la costante di proporzionalità Cm che compare nella legge elettrostatica di C. (v. oltre). Particolare importanza ha il valore di essa per il vuoto, che, in unità SI, è 10-7 c2, con c velocità della luce nel vuoto, cioè ²9 109, e per il quale v. elettrostatica nel vuoto: II 383 d; questa costante è legata all'analoga costante magnetostatica di C. nel vuoto Cm0 (v. oltre) dalla relazione: Ce0Cm0=γ₀2c2, con γ₀ costante elettromagnetica, che dipende dal sistema di unità. ◆ [EMG] Costante magnetostatica di C.: la costante di proporzionalità Cm che compare nella legge magnetostatica di C. (v. oltre). Per mezzi lineari, essa vale Cm=μ/(4π), con μ permeabilità magnetica assoluta del mezzo (per il legame di essa con la costante elettrostatica di C., v. sopra); per il vuoto essa ha il valore, in unità SI, 10-7: v. magnetismo: III 529 b. ◆ [STF] [ELT] Elettrometro di C.: altra denomin. della bilancia di C. elettrica (v. sopra: Bilancia di C.). ◆ [EMG] Forza di C.: la forza tra cariche elettriche puntiformi in quiete; estensiv., la forza che un campo elettrostatico esercita su una carica elettrica; ancora più in generale, la forza derivante da un campo coulombiano (→ coulombiano). In ogni caso, si tratta di una forza conservativa. ◆ [MCQ] Gauge di C.: condizione differenziale ausiliaria, non relativisticamente invariante, imposta al potenziale vettore per ridurre i gradi di libertà fittizi della teoria: v. elettrodinamica classica: II 284 c. ◆ [EMG] Legge elettrostatica di C.: in condizioni statiche, due cariche elettriche puntiformi si scambiano una forza diretta secondo la loro congiungente, attrattiva oppure repulsiva a seconda che esse abbiano segno opposto oppure lo stesso segno, di entità direttamente proporzionale al valore di esse e inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza, secondo un coefficiente (costante elettrostatica di C.: v. sopra) che dipende dalla natura del mezzo e dal sistema di unità di misura adottato: v. elettrostatica nel vuoto: II 383 c. Tale legge, enunciata da C. nel 1785, in base ai risultati sperimentali ottenuti con la sua bilancia di torsione (v. sopra: Bilancia di C.), costituì il primo collegamento quantitativo tra azioni elettrostatiche e azioni meccaniche e quindi il punto di partenza per l'elettrologia fisica; sul piano metrologico, essa costituì la base per la costruzione del sistema di unità di misura CGS elettrostatico (CGSes). ◆ [EMG] Legge magnetostatica di C.: descrive l'azione che, in condizioni statiche, si scambiano due poli magnetici puntiformi ed è formalmente identica alla precedente legge elettrostatica. Fu usata sia per costruire la teoria dei campi magnetostatici, sia per costruire il sistema di unità di misura CGSem, in maniera perfettamente analoga a quella seguita nel campo dell'elettrostatica; attualmente, a seguito dell'impostazione elettrodinamica data alla magnetostatica, essa ha perduto ogni importanza pratica: v. magnetismo: III 521 e. ◆ [MCC] Leggi di C.-Morin: denomin. delle leggi dell'attrito radente: → attrito. ◆ [EMG] Teorema di C.: l'intensità E del campo elettrico alla superficie di un conduttore in equilibrio elettrostatico (precis., in un punto la cui distanza dalla superficie sia molto minore del raggio di curvatura locale) vale E=(σ/ε)n, essendo σ la densità areica locale di carica elettrica, ed ε la costante dielettrica assoluta del mezzo circostante (supposto lineare), n il versore della normale esterna locale alla superficie: v. elettrostatica nel vuoto: II 387 c.