Potere delle punte dispersivo

Potere delle punte

Il potere delle punte è un potere effettivo, dimostrato, spiegato e che possiamo anche vedere con i nostri occhi in fenomeni come il parafulmine o in esperimenti di fisica di semplice realizzazione. Vediamo in cosa consiste e come può servire.



Potere delle punte dispersivo

Si parla anche di “effetto punta”, e si vuole indicare il fenomeno per cui le cariche elettriche distribuite sulla superficie di un conduttore si concentrano nelle parti che presentano un raggio di curvatura minore, cioè quelle più appuntite. Raggio minore, densità di carica maggiore. Si parla di questo quando si ha un conduttore carico con una curvatura elevata e, proprio per il potere delle punte, da esse viene prodotto un campo elevato delle punte che riesce a ionizzare l’aria che c’è intorno. Lo si studia bene anche nell’elettromagnetismo in cui appassionati possono approfondire anche il fenomeno della piezoelettricità.

In natura lo vediamo quando i fulmini si scaricano sui parafulmini appuntiti, oppure sulle punte degli alberi, mentre in elettronica, ci sono dispositivi come i raddrizzatori che basano il proprio funzionamento proprio su questo effetto.

In questi apparecchi c’era ad esempio un cristallo appuntito o una punta metallica a contatto con la faccia piana di un altro cristallo e gli elettroni potevano essere espulsi dalla punta per passare alla faccia piana ma non viceversa. Ecco quindi come “raddrizzavano”.

Potere delle punte

Potere delle punte in un conduttore carico

Quando si parla di potere delle punte, è sempre in presenza di un conduttore carico, perché l’altro potere delle punte è quello di “pungere” e non centra proprio con ciò di cui stiamo parlando.

In presenza di un conduttore carico, noi siamo certi che la carica elettrica sulla superficie si “concentra” nelle zone in cui il raggio di curvatura è minore e genera un campo elettrico, proprio in quelle aree, che sono le punte, più intenso. Va da sé che l’energia potenziale elettrostatica è a sua volta più grande e, quando ciò si verifica, diventa più probabile che parta una scarica elettrica.

Potere delle punte: esperimento

Nei laboratori di fisica uno degli esperimenti più comunemente proposti per mostrare il potere delle punte è quello del mulinello, un dispositivo costituito da una croce metallica con 2 bracci ortogonali lunghi uguale e le estremità a punta piegate ad angolo retto nello stesso verso.

Questa croce viene sospesa in equilibrio nel suo centro di massa libera di ruotare attorno ad un asse verticale appoggiata su un supporto di materiale isolante.

Tenendo il mulinello carico ad un certo potenziale, esso si mette in rotazione da solo. Perché? E’ la magia del potere delle punte. La carica del mulinello si va a concentrare sulle punte della croce che generano un campo elettrico molto intenso, che può superare la rigidità dielettrica dell’aria, ionizzandola. Si generano dunque ioni di entrambi i segni nelle vicinanze delle punte, quelli di carica opposta al mulinello vengono attratti, quelli di segno uguale vengono invece respinti fino a grande distanza.

Per il principio di azione e reazione su ciascun braccio del mulinello agisce una spinta in verso opposto che determina un momento rispetto all’asse di rotazione. E il mulinello ruota.

Potere delle punte

Potere delle punte: parafulmine

Al di là dell’esperimento da laboratorio, la natura ci offre molte occasioni per osservare l’effetto punta, quando arrivano i fulmini, ad esempio, che sono a tutti gli effetti il passaggio di carica elettrica dalla nube temporalesca al suolo, in modo veloce e violento. Queste scariche elettriche colpiscono, sul suolo, le punte, proprio per il loro particolare comportamento con le cariche. Alberi, campanili, parafulmini. E ombrelli, a volte, quindi meglio acquistarne uno “sicuro”, e anche trendy, come questo a pois bianco nero da 26 euro.

Potere delle punte: dimostrazione

Non riportiamo qui una dimostrazione per addetti ai lavori e che su ogni libro di fisica si può trovare. C’è ed è interessante, sono però necessarie delle basi per comprenderla.

A sua volta il potere delle punte, una volta dimostrato, riesce a spiegare fenomeni che potrebbero altrimenti sembrare misteriosi come i fuochi di Sant’Elmo e il fatto che i fulmini colpiscano più facilmente guglie, alberi o parafulmini.

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Pubblicato da Marta Abbà il 18 aprile 2018