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Titolo: Ancora sulla Corrente Elettrica

Salve a tutti,
Ho inserito di nuovo l' argomento corrente elettrica perché nonostante
le ricerche fatte in diversi news group,
non sono riuscito a trovare una spiegazione che mi soddisfi ad alcune
domande che cercherò di esporre di seguito.
L' argomento forse potrà risultare banale a tutti ma io purtroppo ho
alcuni dubbi che non riesco a risolvere.
In molti testi, universitari e no, si dice che applicando una
d.d.p.costante ad un conduttore i portatori di carica
si spostano e si ha una corrente elettrica data dalla solita
I=Delta(Q)/Delta(t).
E bene gli effetti di tale fenomeno sono noti (ad es. materiale che si
riscalda, eventuale emissione di luce,
produzione di un campo magnetico).
A questo punto per spiegare la corrente elettrica, i miei libri,
tirano in ballo
che il conduttore è fatto di particelle cariche che sono libere di
muoversi (gli elettroni)
in un reticolo in cui ci sono ioni positivi fissi...ecc.
Quello che mi domando è:
1) come è stato possibile affermare che nel conduttore è la carica
negativa
a produrre la corrente ?
2) Come è stato possibile affermare che questa carica è dovuta alle
particelle scoperte da Thompson, cioè come e chi ha determinato il
rapporto m/e ?
2) Tali particelle si muovono realmente oppure no ? Come è possibile
provarlo ?
Mi piacerebbe avere spiegazioni reali eventualmente accompagnate da
risultati
e non opinioni personali.
Grazie.

 provarlo ?
1) e 2) vanno praticamente insieme.
Una serie di fenomeni, un po' piu' di un secolo fa, hanno contribuito
a costruire il quadro della conduzione di corrente nei metalli.
In primo luogo ti cito il fatto che si sono scoperti piu' modi per
estrarre elettroni dai metalli: luce (effetto fotoelettrico) calore
(effetto termoionico).
In entrambi i casi si e' verificato che le particelle (negative)
estratte erano gli stessi elettroni di Thomson (non Thompson).
Invece la separazione di particelle positiva (ioni) da un metallo ha
luogo solo con mezzi chimici (elettrolisi) e si accompagna a corrosione
dell'elettrodo.
Questi ioni hanno praticamente la massa degli atomi.
Cio' prova che gli ioni positivi sono costituenti "strutturali" del
metallo, ne costituiscono per cosi' dire l'ossatura.
Invece gli elettroni appaiono liberi e toglierne o aggiungerne anche
in notevole quantita' non produce modificazioni apprezzabili nel
materiale.
Inutile dire che col passare del tempo questo modello iniziale si e'
assai arricchito e perfezionato, anche in senso quantitativo, dando
luogo a quella parte della fisica dei solidi che studia appunto i
metalli.
La teoria permette di comprendere in modo quantitativo molte altre
proprieta' di un metallo, come per es. la conducibilita' termica, le
proprieta' magnetiche...
Quanto a 3) mi limito a citarti un fenomeno: l'effetto Hall.
Quando si fa passare corrente in un conduttore metalico immerso in un
campo magnetico, si osserva la formazione di di due cariche opposte
alla superficie, in direzione ortognale tanto alla corrente come al
campo.
La spiegazione e' che i portatori di carica vengono deviati dalla
forza di Lorentz prodotta dal campo magnetico.
Il confronto fra la teoria e le misure mostra che le cariche deviate
sono appunto elettroni.
 
-- 
Elio Fabri

              
Beh,  non vorrei complicare troppo la spiegazione.  Però penso che non 
sia bene tacere che i dati sperimentali di effetto Hall mostrano che per 
alcuni metalli (p. es. Be, Al, Mg) i portatori di carica responsabili 
dell' effetto sono positivi.
Questo suggerisce che le cose nella realtà stanno in modo un pò  più 
complicato di come il modello ad elettroni liberi farebbe prevedere.
Per spiegare i portatori positivi occorre la trattazione quantistica 
degli elettroni nei metalli.
Giorgio

Giorgio Pastore ha scritto:
 > Beh, non vorrei complicare troppo la spiegazione. Però penso che non
 > sia bene tacere che i dati sperimentali di effetto Hall mostrano che
 > per alcuni metalli (p. es. Be, Al, Mg) i portatori di carica
 > responsabili dell' effetto sono positivi.
 > Questo suggerisce che le cose nella realtà stanno in modo un pò più
 > complicato di come il modello ad elettroni liberi farebbe prevedere.
 > Per spiegare i portatori positivi occorre la trattazione quantistica
 > degli elettroni nei metalli.
Tutto giusto, e mi ero posto il problema.
Se ho scelto di non parlarne e' stato, piu' che per semplificare,
sulla base del fatto che storicamente l'esistenza di metalli con
effetto Hall inverso non ha impedito di accettare la teoria
elettronica.
Per ulteriore chiarimento verso l'OP (o per metterlo ulteriormente in
confusione? :-) ) vorrei aggiungere che quando si parla di "portatori
di carica positivi" non si vuole intendere che ci siano metalli in cui
la corrente e' portata da misteriose particelle positive al posto
degli elettroni.
Ci si riferisce invece al fatto (comprensibile appunto solo nella
teoria quantisitca) che in determinate condizioni "tutto va come se" i
portatori di carica fossero positivi, sebbene a muoversi siano sempre
e soltanto gli elettroni;-)
-- 
Elio Fabri


Vorrei ringraziare entrambe per i particolari e le spiegazioni che mi
avete dato.
In particolare per Prof. Elio Fabri per il quale ammiro e stimo molto
la chiarezza e l' esposizione dell' argomento e con il quale vorrei
scusarmi per l' errore  sintattico in merito a Thom(p)son :).
Per quanto riguarda le risposte che mi ha dato il Prof. Elio alle mie
domande se ho ben capito (in caso contrario la prego di correggermi)
che il nocciolo della
questione ruota attorno alla costruzione del modello a elettroni
liberi nel metallo e come questo sia stato
costruito partendo da un lato, dalle osservazioni di alcuni fenomeni
relativi alla luce  e al calore
(fenomeno fotoelettrico e fenomeno termoionico), dall'altro, dalla
separazione di particelle con carica positive tramite mezzi chimici.
Dato che questi fatti sono, a mio parere, sono fondamentali nel quadro
di ricostruzione del modello
sono qui a chiedere alcuni testi di riferimento dove partendo dalle
considerazioni sopra citate si arriva alla costruzione del modello e
infine allo studio
di questo attraverso la statistica di Fermi-Dirac.
Vi ringrazio  anticipatamente.