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Pozzo di Faraday

Che cos'è il pozzo di Faraday?

Vuoi sapere che cos'è il pozzo di Faraday?

Vuoi sapere come funziona il pozzo di Faraday?

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Quando sono presenti delle cariche elettriche in un conduttore, queste tendono il più possibile a disporsi in posizione più distanti possibili tra di loro poiché risentono della forza di repulsione elettrica.

I conduttori consentono il libero passaggio delle cariche elettriche, per cui le cariche si dispongono sulla superficie esterna del conduttore.

E’ il caso della cosiddetta gabbia di Faraday, involucro metallico che quando viene caricato consente alle cariche di disporsi unicamente sulla superficie esterna, senza penetrare all’interno di essa.

Esempi di gabbie di Faraday nella vita di tutti i giorni possono essere le automobili, gli aerei…

La carica elettrica dunque si dispone sulla superficie di un conduttore e se la superficie di quest’ultimo è irregolare allora la densità superficiale di carica non sarà omogenea.

La densità superficiale di carica infatti esprime quanta carica è presente rispetto all’unità di superficie del conduttore e nel caso di una sfera, figura regolare, la densità di carica superficiale sarà la stessa per tutta la sfera.

Nel caso di superfici irregolari invece la carica si concentra maggiormente nei punti in cui il raggio di curvatura risulta minore (potere delle punte), mentre ci sarò meno carica nelle parti in cui il raggio di curvatura è maggiore.

All’interno del conduttore dunque non ci saranno cariche libere di muoversi e il campo elettrico al suo interno vale zero mentre il potenziale elettrico assumerà un valore costante in tutti i punti.

Un apparecchio che può dimostrare quanto detto finora è il cosiddetto pozzo di Faraday.

Pozzo di Faraday

Il pozzo di Faraday è uno strumento che consente di verificare se effettivamente la carica distribuita su di un conduttore cavo si depositi soltanto sulla superficie esterna.

Esso è composto da un cilindro cavo disposto su di un supporto isolante. Inizialmente questo cilindro è scarico.

Pozzo di Faraday

Introducendo nella cavità un corpo conduttore carico, ad esempio una sfera, facendola venire a contatto con le pareti interne del cilindro, la carica si trasferisce sul cilindro conduttore ed in particolare si depositerà sulla superficie esterna.

Nella cavità dunque non ci saranno cariche libere e si constaterà un campo elettrico nullo.

Dopo aver estratto la sfera inizialmente carica, se ne introduce ora una scarica e la si mette in contatto con le pareti interne della cavità cilindrica.

Si constaterà che la sfera rimarrà scarica confermando dunque l’assenza di campo elettrico all’interno del pozzo di Faraday.

Pozzo di Faraday e induzione elettrica

Un altro utilizzo del pozzo di Faraday è quello di studiare in fenomeno dell’induzione elettrica.

L’induzione elettrica è una delle tre modalità di elettrizzazione di un corpo. In particolare tale modalità di elettrizzazione avviene senza il contatto fisico tra i corpi ma sfrutta l’effetto a distanza della forza elettrica che è responsabile dell’attrazione o della repulsione delle cariche elettriche tra di loro.

Si introduce nel pozzo scarico elettricamente un corpo carico, ad esempio una sfera, senza che si ponga a contatto questa con le pareti interne della cavità.

Se la sfera è carica ad esempio positivamente allora nelle pareti interne della cavità si rileverà una concentrazione di cariche negative mentre nella parte esterna vi sarà una concentrazione di cariche positive.

Collegando infatti un elettroscopio alle pareti esterne del cilindro si noterà come le foglioline si divaricheranno rilevando dunque l’elettrizzazione; le foglioline invece si richiudono se si estrae la sfera dalla cavità.

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