Quando entri in un'auto su asfalto asciutto e la tocchi, prendi a volte la "scossa". Spiega cosa accade in termini di carica, potenziale e scarica. Perché l'auto è considerata una "gabbia di Faraday"?
Soluzione
La carica. Strofinando i vestiti sul sedile (o camminando sull’asfalto asciutto) si trasferiscono cariche per triboelettricità: il tuo corpo si carica elettrostaticamente, accumulando un eccesso di carica di un certo segno. Poiché l’aria asciutta è un buon isolante, questa carica non si disperde facilmente e resta sul corpo.
Il potenziale. Un corpo carico e isolato si porta a un potenziale elevato rispetto agli oggetti collegati a terra. Anche cariche modeste (nanocoulomb) su una capacità piccola come quella del corpo umano ( pF) generano differenze di potenziale di migliaia di volt:
La scarica. Quando avvicini il dito alla carrozzeria metallica (a potenziale diverso) il campo tra dito e metallo cresce fino a superare il campo di rottura dell’aria ( V/m). L’aria si ionizza, scocca una piccola scintilla e la carica fluisce rapidamente: è la scossa che percepisci. Il fenomeno è più marcato d’inverno, quando l’aria è secca e conduce peggio.
Gabbia di Faraday. In condizioni di equilibrio elettrostatico il campo elettrico all’interno di un conduttore cavo è nullo e le cariche in eccesso si dispongono sulla superficie esterna. La scocca metallica dell’auto si comporta perciò come una gabbia di Faraday: schermando l’interno, protegge i passeggeri anche da un fulmine, che scorre lungo la superficie esterna e si scarica a terra attraverso i pneumatici o l’aria, senza attraversare l’abitacolo.
Collegamenti
Argomenti: Campo elettrico e potenziale Concetti: Conduttori in equilibrio elettrostatico · Potenziale elettrico Competenze: Applicazione del teorema di Gauss Metodi: Teorema di Gauss Oggetti: Sfera carica