Re: gabbia di faraday

From: Tetis <ljetog_at_yahoo.it>
Date: Wed, 06 Jun 2012 22:59:36 +0200

Denny ci ha detto :
> Tetis <ljetog_at_yahoo.it> wrote:
>
>> Esattamente, 50Hz � una frequenza sufficientemente bassa perch� la rete
>> abbia moto di neutralizzare le variazioni di potenziale esterne.
>
>> Prova a guardare di che frequenze parlano in quei casi.
>
> Vedo di riorganizzare la domanda. Io so che la gabbia di Faraday ha a che
> fare solo con i campi statici. A quel punto non � importante la
> resistivit�, non � importante la messa a terra e non sono previsti fori o
> aperture. Se fori ci sono, non entra in gioco il concetto di lunghezza
> d'onda, ma il campo non sar� realmente nullo nelle immediate prossimit�
> delle aperture, ma solo vicino alle parti chiuse o nella zona pi�
> "centrale" della gabbia.
>
> La ragione per cui i metalli schermano le onde em � un'altra ed ha a che
> vedere con la conducibilit� dei metalli.

Anche nel caso statico il motivo per cui i metalli schermano il campo
elettrico � la conducibilit�. Un isolante non scherma mica nulla.
Invece pi� importante � dire che un metallo pu� schermare anche dei
campi magnetici variabili.

> A questo punto, se la
> conducibilit� � significativamente alta, possiamo considerare quello che
> avviene entro il metallo come equivalente al transitorio che abbiamo nel
> caso di campo statico negli istanti immediatamente seguenti
> all'applicazione del campo stesso.

Questo riguarda a rigore solo aperture e chiusure di interruttori e
rel��, ma visto cos� occorre ricordare che all'accensione di un campo
entrano in gioco componenti di Fourier di tutte le frequenze.

> A quel punto, il susseguirsi di
> variazioni, per induzione elettromagnetica, determina l'insorgere di un
> campo em che tende ad annullare quello incidente.

Ecco, questo discorso vale principalmente per gli effetti del campo
magnetico, rispondendo sovrappensiero non avevo focalizzato che forse
� questa la parte principale del campo generato dalla rete elettrica.

Questo � particolarmente vero se sono completamente trascurabili le
sorgenti di tipo capacitivo che invece producono campo elettrico da
trattare nel limite di campo prossimo, allorch� la componente
longitudinale del campo � importante e quindi si tratta pressappoco
come il campo statico prodotto da un dipolo.


Invece il campo trasversale � soggetto, come dici, al limite dello skin
effect e la profondit� di pelle aumenta con il diminuire della
frequenza.

> Le onde em vedono come
> "piena" anche una rete con maglie di dimensioni inferiori ad 1/4 (mi pare!)
> della lunghezza d'onda dell'onda e.m. incidente. In questa sede trascuro
> del tutto la riflessione alle interfacce.

Quindi considerando che per la frequenza di rete la lunghezza d'onda �
svariate migliaia di km (il raggio terrestre) sei in una botte di ferro
da quel punto di vista.

> Gli spessori che ho trovato riguardano l'effetto pelle e, per frequenze
> come quella di rete, dicono che ci vogliono molti mm di spessore.

Infatti la componente piana incidente normalmente alla superficie
penetra a profondit� tanto maggiore quanto minore � la lunghezza
d'onda. Pi� semplicemente la gabbia risponde al campo magnetico
solamente per via d'induzione come dici.

> Ora, per
> effetto pelle intendiamo la capacit� del campo variabile di essere
> assorbito entro i primi strati di atomi del metallo su cui incide. Ad alte
> frequenze il campo si annulla pi� in superficie; per frequenze basse,
> invece, richiede pi� spazio.

Esattamente, ma per una sorgente di frequenza tanto bassa in realt� non
� facile dire quanta importanza abbiano le componenti trasversali
dell'onda, si tratta del limite di campo vicino e la struttura delle
sorgenti � piuttosto complessa. Di certo la cosa pi� difficile �
schermare il campo magnetico variabile, che per via dell'induzione pu�
a sua volta generare campo elettrico e differenze di potenziale
fastidiose nella strumentazione. Mentre del campo elettrico di dipolo
pu� con buona approssimazione essere considerato un campo elettrico
puro di tipo statico.

> I miei problemi sono tre:
> - � corretto quanto sopra?

Dunque spero di aver reso pi� chiara la distinzione fra onde piane da
una parte (associate con il campo magnetico variabile) e regime
quasi-statico nel limite di campo prossimo.

Solo le prime sono soggette al limite di skin effect per le seconde
invece vale il limite di campo prossimo.

A parte vanno trattati i transitori dovuti ad apertura e chiusura di
interruttori, inclusi i rele�, che possono dar luogo ad una componente
da trattare nel limite di campo lontano (ma solo per l'alta frequenza
che come visto � schermata bene per lunghezza d'onda fino ad 1/4 della
larghezza delle maglie).

> - nel caso della mia rete, di spessore esiguo, il campo di certo entra
> nella gabbia (non per i fori, ma per l'effetto pelle): tuttavia la
> questione dell'effetto pelle non mi dice di quanto il campo si attenui
> lungo il metallo,

Beh, s� che dice qualcosa, il coefficiente di trasmissione � misurato
approssimativamente da questa espressione:

exp(-s/d)

dove s � lo spessore e d � la cosiddetta profondit� di pelle.

> sebbene io abbia misurato nel mio lab una sorta di totale
> inefficienza della gabbia: perch�?
> - come mai le cose cambiano drasticamente mettendo a terra la gabbia e che
> nesso ha la terra con l'effetto pelle e con la presenza di aperture?

Grazie per il chiarimento, adesso ho capito meglio la domanda e
purtroppo non conosco ancora la risposta.


> Grazie!

Received on Wed Jun 06 2012 - 22:59:36 CEST