Presenza di un conduttore all'interno di un campo elettrico
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- Categoria: Elettrotecnica
- Pubblicato Domenica, 07 Aprile 2013 10:51
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Introduciamo un corpo di materiale conduttore all’interno di un campo elettrico, in una posizione qualsiasi, come in fig. 1.14. Le cariche libere presenti si spostano all’interno del conduttore per effetto del campo elettrico, determinando una nuova configurazione di cariche, che modifica a sua volta la geometria del campo.
Si raggiunge una condizione di equilibrio quando, per effetto della nuova disposizione delle cariche, il campo all’interno del conduttore viene totalmente annullato.
Fig 1.14 - Campo elettrico modificato dalla presenza di un conduttore
La superficie del corpo conduttore diventa cosi una superficie equipotenziale, e non potrebbe essere altrimenti, perché in caso contrario le cariche libere verrebbero sottoposte ad una forza tale da spostarle. Il movimento si interrompe quando i valori di F, di K e della d.d.p. si annullano lungo la superficie stessa. Il nuovo aspetto del campo è rappresentato in fig. 1.14 b).
Il fenomeno descritto viene sfruttato per attribuire ad un campo elettrico la configurazione voluta, costruendo superfici equipotenziali della forma opportuna, per mezzo di materiali conduttori. È d’altra parte evidente che, se si introduce in un campo una lamina di materiale conduttore che ricopra esattamente una parte di superficie equipotenziale, il campo preesistente non risulta in alcun modo modificato, come nell’esempio della fig. 1.15 a) e b).
Fig 1.15 - Campo elettrico lasciato inalterato dalla presenza di una lamina conduttrice che ricopre una parte di una superficie equipotenziale
Anche questo secondo aspetto ha una utilizzazione pratica: il campo confinato fra le due lamine non subisce alterazioni al variare delle condizioni elettriche esterne; una carica che venga avvicinata modifica la configurazione del campo elettrico esterno, ma non quello compreso fra le lamine (fig. 1.16).
Se la lamina conduttrice costituisce una superficie chiusa intorno ad una carica (fig. 1.17 a), il campo elettrico al suo interno risulta schermato nei confronti di qualsiasi influenza esterna: esso è determinato unicamente dalle cariche contenute nel volume chiuso.
Nel caso in cui all’interno non sia presente alcuna carica, il campo rimane rigorosamente nullo anche in presenza di forti campi esterni: è stata realizzata cosi la ben nota gabbia di Faraday, dentro la quale il campo elettrico è sempre nullo, ed immune da qualsiasi perturbazione esterna (fig. 1.17 b).
Fig 1.16 - Il campo fra lamina e corpo carico non viene alterato dall'introduzione di una carica esterna.
Fig 1.17 - Campo elettrico interno ad una superficie conduttrice chiusa (gabbia di Faraday): a) presenza di carica all'interno; b) assenza di carica all'interno.