Sta scritto che sui corpi elettrizzati si esercita una pressione, la pressione elettrostatica, diretta verso l'esterno della loro curvatura, che si può far vedere per esempio formando una bolla di sapone all'estremità di un tubo metallico isolato collegato ad un generatore elettrostatico: la bolla si dilaterebbe. Sta scritta anche la cosa seguente (vedi anche R.W. Pohl, Elementi teorico-pratici di elettrofisica moderna, Hoepli, Milano 1928). Si facciano cadere goccioline da un sottile ugello di un recipiente contenente acqua. Se si porta l'acqua a potenziale elevato per mezzo di un generatore elettrostatico, essa di colpo inizia a scorrere sotto forma di vena continua. La tensione superficiale è diminuita e la formazione di gocce è impedita.

b) Esperimenti

Abbiamo cercato di riprodurre il primo fenomeno applicando più volte a bolle di sapone del diametro di circa 10 cm una tensione di 80 KV (Per la costruzione di un semplice generatore di altissime tensioni vedi ad esempio ai punti 7 e 8 della pagina http://www.pegna.com/page006.htm). Non si è notata alcuna espansione evidente. Ciò che invece succede è che la bolla tende a essere respinta dal tubo metallico e a distaccarsene immediatamente, cosa prevedibile per la repulsione che si esercita fra corpi carichi dello stesso segno (n.b.: la membrana della bolla, essenzialmente di acqua, è un buon conduttore).

Un secondo esperimento: facendo gorgogliare dell'aria nell'acqua saponata contenuta in un largo recipiente metallico, esso si riempie di bolle di vari diametri che possono anche sporgere molto sopra il suo bordo. Applicando la tensione di 80 KV al recipiente, immediatamente molte delle bolle cominciano a scoppiare, senza tuttavia che si noti un loro aumento di diametro.

Terzo esperimento: vedi foto qui sotto Senza campo e Con campo

Senza campo

Con campo

Una siringa da 50 cc, senza il pistone, con il suo ago tagliato in modo che sia lungo circa 1 cm. La si riempie di acqua. Un filo di rame pesca nella siringa ed è collegato al generatore da 80 KV. Senza campo cadono gocce abbastanza grandi, una dopo l'altra. Nella foto se ne vede una a mezz'aria. Accendendo il generatore, subito inizia a cadere un flusso continuo di goccioline piccolissime che a occhio sembra una vena continua, mentre nella fotografia scattata con il flash appare evidente che si tratta di un numero grandissimo di piccolissime goccioline. Sono interessanti le goccioline appena all'uscita dall'ago: se ne vede una fila ed esse sono quasi in contatto fra loro.

c) Spiegazioni?

1) Una prima spiegazione è la seguente. Si può dimostrare in modo rigoroso che su un elemento dS di superficie di un conduttore carico si esercita una forza dF, dovuta al campo elettrico generato dalle cariche, diretta nel senso della normale esterna alla superficie del conduttore, che è proporzionale al quadrato del campo elettrico E (esistente in un punto estremamente vicino) alla superficie del conduttore: dF = (e_{0 E²/2)dS (in unità del SI)}

dove e₀ è la costante dielettrica del mezzo circostante, che se è aria ha valore molto prossimo a quella del vuoto: e₀ = 8,85 ? 10^–12. Questa forza determina quindi la pressione elettrostatica: dF/dS.

2) Tale pressione elettrostatica è molto piccola. Si calcola che su una sfera di 20 cm di diametro portata al potenziale di 1000 Volt, la pressione elettrostatica è 42 x 10^-4 N/m².

3) Ma vi è il secondo aspetto del problema. Una bolla di sapone è una sottile membrana elastica conduttrice dell'elettricità, la cui forma approssimativamente sferica è dovuta al fatto che la membrana è tenuta tesa dalla tensione superficiale dell'acqua saponata.

4) Nella sottile membrana saponosa la tensione superficiale è semplicemente causata dalle forze tangenziali attrattive fra le molecole del liquido.

5) La tensione superficiale fa sì che le superfici si comportino a tutti gli effetti come membrane tese e quindi tendano ad assumere la superficie minima compatibile con i vincoli. Nel caso della bolla di sapone non vi sono vincoli meccanici, e la membrana assume la forma sferica con l'aria al suo interno che è leggermente compressa dalla tensione superficiale della membrana.

6) Quando si elettrizza una bolla di sapone, ciò che accade è semplice. Come è noto, le cariche si distribuiscono sulla superficie esterna dei conduttori. La repulsione fra le cariche, che sono evidentemente tutte dello stesso segno, contrasta la tensione superficiale della membrana, e la bolla si espande o si rompe.

7) Nel caso dell'esperimento delle goccioline di acqua l'effetto della grande diminuzione della tensione superficiale dovuta alle cariche elettriche è molto evidente. La tensione superficiale diminuita non consente la formazione di gocce più grandi.

d) Conclusioni

L'espansione di una bolla di sapone quando essa venga elettrizzata è probabilmente causata dalla somma di due effetti: la pressione elettrostatica e la diminuzione della tensione superficiale. Mentre è facile pervenire con il calcolo al valore della pressione elettrostatica, è molto più difficile quantificare il secondo effetto. Ma gli esperimenti che abbiamo effettuato indicherebbero che il secondo effetto è prevalente, almeno con la tensione da noi usata. Poiché tuttavia la pressione elettrostatica è proporzionale al quadrato del campo elettrico, presumibilmente con valori molto maggiori della tensione del generatore sarebbe possibile mettere in evidenza il primo effetto.