Effetto punta

Da Wikipedia, l'enciclopedia libera.
Dimostrazione dell'effetto punta, la forza elettrica degli elettroni che viene esercitata tra loro porta loro ai bordi/spigoli degli oggetti, se la forza è sufficiente questa può farli fuggire via dagli spigoli più vivi/acuti.

L'effetto punta è un fenomeno che si osserva nei conduttori carichi elettricamente e consiste nella formazione di un campo elettrico più intenso in prossimità delle zone in cui la superficie del conduttore presenta un raggio di curvatura minore, ovvero una maggiore curvatura, cosa che accade ad esempio se l'oggetto è molto appuntito.

Questo spiega, ad esempio, i fuochi di Sant'Elmo e il fatto che i fulmini colpiscano più facilmente guglie, alberi o parafulmini: l'aria infatti si ionizza massimamente dove il campo è più intenso e lì si ha la maggiore probabilità che si formi una scarica elettrica.

Sempre sull'effetto punta si basavano i raddrizzatori usati in elettronica prima dell'invenzione dei diodi, come ad esempio quelli a cristallo di galena: se un cristallo appuntito o una punta metallica è a contatto con la faccia piana di un altro cristallo gli elettroni possono essere espulsi dal forte campo che si genera nel primo e passare nel secondo, ma non può accadere il contrario.

Considerazioni fisiche[modifica | modifica sorgente]

Per dimostrare matematicamente ciò che accade quando ci si trova in presenza di una convessità calcoliamo il potenziale elettrico per due sfere, una più piccola (di raggio R_1) ed una più grande (di raggio R_2).

V_1= \frac { 1 } { 4 \pi \varepsilon_0 } \frac { Q_1 } { R_1 } e V_2= \frac { 1 } { 4 \pi \varepsilon_0 } \frac { Q_2 } { R_2 } con ipotesi, appunto, di R_2>R_1.

Le due sfere si trovano ovviamente per ipotesi allo stesso potenziale, essendo R_1 una rappresentazione della convessità della superficie totale su cui si trova anche R_2, per cui le uniamo immaginariamente con un conduttore su cui si assume che non si dispongano cariche, in modo da avere V_1 = V_2 e quindi, risolvendo:

\frac {Q_1}{R_1} = \frac {Q_2}{R_2}

Abbiamo appurato che il rapporto tra la carica Q e il raggio R è costante a parità di potenziale. Ma se le cariche sono proporzionalmente minori su superfici più piccole, non vale lo stesso per la loro densità. Calcoliamo, infatti, le rispettive densità per singola sfera:

\sigma_1 = \frac {Q_1}{4 \pi R^2_1} e \sigma_2 = \frac {Q_2}{4 \pi R^2_2} .

Valutiamo infine il rapporto \frac {\sigma_1} {\sigma_2} tenendo presente il Teorema di Coulomb (cioè che il campo elettrico E è proporzionale alla densità \sigma):

\frac {\sigma_1} {\sigma_2} = \frac { Q_1 }{4 \pi R^2_1} \frac {4 \pi R^2_2}{ Q_2 } = \frac { R_2 }{ R_1 }, da cui \frac {\sigma_1}{\sigma_2} = \frac {E_1}{E_2} = \frac {R_2}{R_1}, cioè osserviamo che il campo elettrico è inversamente proporzionale al raggio delle sfere.

Voci correlate[modifica | modifica sorgente]

elettromagnetismo Portale Elettromagnetismo: accedi alle voci di Wikipedia che trattano di elettromagnetismo