Re: antenna e modello circuitale

From: Elio Fabri <mc8827_at_mclink.it>
Date: Fri, 14 Jan 2005 21:07:15 +0100

Alex ha scritto:
> Ad ogni modo, preferisco non barare e dirla tutta...
Ottima idea: cosi' ho capito meglio :)

> ...
> A) abbiamo un terminale A cui � applicata una alta tensione alternata
> (ad elevata freq.)
> B) questo terminale viene visto come una antenna...
Per cominciare, l'alta tensione non e' importante, salvo per un
aspetto che dico dopo.

L'alta frequenza non e' in realta' alta. Nel senso che nel tuo caso la
corrispondente lunghezza d'onda (c/f, se f e' la frequenza) e' di gran
lunga maggiore delle dimensioni del sistema.
In tal caso i ragionamenti basati sul solo campo elettrico vanno
benissimo.
Per la stessa ragione, non e' appropriato parlare di "amtenna", che si
riferisce invece al caso in cui la distanza e' grande rispetto ala
lunghezza d'onda.

> C) un corpo carico pu� indurre separazione di carica in un
> conduttore B posto nei paraggi (induzione elettrostatica)
OK

> D) se il potenziale del primo conduttore varia nel tempo, anche la
> separazione di carica (ed eventualemnte il potenziale) del conduttore
> B adiacente varier�
> (come vedi sto utilizzando il concetto di induzione elettrostatica
> "variabile" per interpretare il fenomeno in questione)
Ancora OK, pero' ... vedremo tra poco.

> E) come l'antenna di una radio si pone in "risonanza" col segnale che
> capta, cos� la separazione di carica del conduttore B "osciller�" con
> il terminale A
Il termine "risonanza" non e' appropriato, ma la conclusione e'
giusta.

> F) le cariche elettriche di B possono cos� mettersi in moto ed
> oscillare su e gi� sotto l'azione del terminale A
Va bene.

> ...
> Potrebbe andar bene? Mi confermi la cosa che pi� mi interessa e cio�
> che cmq nel caso del dito sulla sfera al plasma si pu� dire che
> circola una corrente alternata nel circuito sopra riportato?
Confesso che non ho mai visto queste famose sfere al plasma, e non
sono sicuro quindi di sapere come funzionano.
Pero' mi sembra che ci siamo, solo che il gas nella sfera non e' un
semplice dielettrico (era questa la ragione delle riserve di cui
sopra).
In realta' il gas (plasma) e' divenuto conduttore; come mai questo
succeda, lo spiego fra poco.

> ...
> Conxcludo riportandoti un esperimento. Se si prende uno di questi
> terminali ad alta tensione alternata e gli si avvicina una lampada al
> neon, questa si accende. L'effetto � maggiore se la lampafa � tenuta
> in mano da un operatore che ha il suo corpo collegato a massa (assieme
> all'apparecchio che genera l'alta tensione). Ed il contatto non
> avviene attraverso i poli del neon, ma attraverso il vetro, che �
> l'unico ad essere toccato. Perch�?
Ecoo: questa e' la cosa piu' interessante.
Sullo stesso principio funziona il "cercafase" che ogni elettricista
possiede.

L'idea e' questa. Hai un gas a bassa pressione (perche' bassa, lo dico
fra un po'). Lo metti in una regione dove e' presente un campo
elettrico alternato suff. intenso.
Risultato: vedrai una luminescenza nel gas.

Per capire che cosa succede, cominciamo con l'osservare che nel gas
sono sempre presenti degli elettroni liberi, per varie cause.

Questi elettroni a causa del campo elettrico cominciano a oscillare:
l'ampiezza A delle oscillazioni dipende dal campo E e dalla frequenza
f, con la semplice formula A = e*E/(4*pi^2*m*f*2) (e= carica, m massa dell'elettrone).
Piu' interessante la max energia cinetica, che viene
T = e^2*E^2/(8*pi^2*m*f^2).

Questo in realta' e' corretto solo se si trascurano gli urti tra gli
elettroni e gli atomi del gas: ecco perche' e' bene che il gas sia
rarefatto.
Tuttavia questi urti ci sono, e se l'energia degli elettroni e'
sufficiente, gli atomi possono venire ionizzati, col che il numero di
elettroni liberi aumenta.
Gli ioni prima o poi ricatturano gli elettroni, e in questo processo
viene emessa la luce che si vede.

Come vedi, non e' necessario che ci siano conduttori immersi nel gas:
possono anche stare all'esterno. La sola cosa che serve e' che
prducano un adeguato campo elettrico.

Ho detto sopra che il gas diventa conduttore.
Infatti la densita' di corrente nel gas e' j = n*e*v, essendo n la
densita' numerica degli elettroni (numero per unita' di volume) e v la
loro velocita'.
Puoi facilmente vedere che j e' proporzionale a E: il coeff. di
proporzionalita' e' la conducibilita' (inverso della resistivita').

In realta' ho brutalmente semplificato il fenomeno, per es. perche' n
dipende da E e dalla densita' del gas, cosa che nelle mie formule non
appare.
Ma era solo per cominciare a indicarti che cosa succede.

> Grazie tante e scusa per la confusione. Voglios empre interpretare
> tutto sulla base delle poche cose che so. Devo imparare ad aspettare
> :-)
Non e' male. Il solo problema e' capire quali sono i limiti in cui
l'interpretazione funziona...
                                        

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Elio Fabri
Dip. di Fisica - Univ. di Pisa
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Received on Fri Jan 14 2005 - 21:07:15 CET