Problema — Parafulmine

Testo

Parafulmine. Spiega perché un parafulmine appuntito protegge una casa, anche se non “acchiappa” tutti i fulmini. Discuti il ruolo della densità superficiale di carica e della ionizzazione dell’aria.

Soluzione

Potere dispersivo delle punte. Su un conduttore in equilibrio la carica si distribuisce sulla superficie con densità $\sigma$ tanto maggiore quanto minore è il raggio di curvatura: sulle punte $\sigma$ è molto alta. Poiché il campo appena fuori dal conduttore vale

$E = \frac{\sigma}{\varepsilon_0}$

una punta genera un campo elettrico intensissimo nelle sue immediate vicinanze.

Ionizzazione dell’aria (effetto corona). Il campo elevato in punta ionizza l’aria circostante, rendendola conduttiva. Si crea così un canale preferenziale che convoglia a terra la scarica: la punta “richiama” e scarica dolcemente le cariche, riducendo la probabilità di fulmini e offrendo un percorso a bassa resistenza a quelli che comunque cadono.

Perché non tutti. Il parafulmine non intercetta ogni singolo fulmine: la sua funzione è ridurre il campo attorno all’edificio e offrire il punto di impatto e il percorso di scarica preferenziale, così da proteggere la casa incanalando a terra la maggior parte delle scariche.

$\ev{\text{Punta} \Rightarrow \sigma \text{ grande} \Rightarrow E \text{ alto} \Rightarrow \text{ionizzazione e canale conduttivo verso terra}}$

Collegamenti

Argomenti: Elettrostatica Concetti: Conduttori in equilibrio elettrostatico · Campo elettrico