R: R: R: Fisica nei conduttori elettrici!

From: Maurizio Bonfanti <maurizio.bonfanti_at_tin.it>
Date: 1999/10/13

Riprendo con l'explicatio terminorum, perch� mi accorgo di averne
dimenticato uno: la diffrazione. Hai ragione. Avrei dovuto parlare di
diffusione o meglio "anche" di diffusione, nel dubbio che il moto di un
fascio di elettroni nel vuoto sia un fenomeno solo di natura particellare,
ma avrei dovuto anche precisare "ammesso che l'energia degli elettroni
incidenti non causi ionizzazione o emissione secondaria, che altererebbero
tutta la vicenda". Torner� poi sulla questione del fascio di elettroni dal
punto di vista del mio problema principale.
Preciso anche che, per quanto riguarda gli archi ad alta frequenza e di
piccola potenza ed energia, come quello del mio dentista, non ho esperienza
personale di ricerca sulla loro costituzione, e non sono a conoscenza degli
eventuali studi sistematici su di essi, su cui eventualmente qualcuno mi
illuminer�, ma ritengo che la pratica impossibilit� di separare nelle misure
le frequenze generate dall'arco e quelle del segnale in transito crei grossi
problemi interpretativi. Perci� mi limito, dimenticato (o quasi) il mio
incidente dal dentista, a riprendere la questione dell'arco ad alta energia,
su cui ho lavorato per anni, per non lasciare appesa la mia affermazione
secondo cui la magnetoidrodinamica ha altre responsabilit�. Se tu esamini
gli oscillogrammi di tensione e di corrente d'arco, scopri che la tensione
ha una consistente componente ad alta frequenza e largo spettro, di ampiezza
persino maggiore di quella della componente alla frequenza del segnale in
transito, mentre la corrente, bench� deformata (se la resistenza media dell'
arco � paragonabile a quella del carico), non ne presenta che in misura di
ordini di grandezza pi� piccola. Poich� hai avuto la premura di ricordarmi
nel tuo post la legge di Ohm, devo concludere che l'arco presenta (anche)
una resistenza, probabilmente quella nota come resistenza di radiazione e
che d� ragione dell'energia em irradiata dall'arco, variabile caoticamente e
su cui quindi la corrente causa le cadute di tensione ad alta frequenza
leggibili sugli oscillogrammi. Quella resistenza � ragionevolmente
associabile alle altissime temperature dell'arco, all'agitazione forsennata
delle particelle di plasma ionizzato, cio� alla sua magnetoidrodinamica. Si
tratta, in altre parole, di due fenomeni nettamente distinti (ma che,
ripeto, non credo discriminabili nelle misure sugli archi ad alta frequenza
non impulsivi). Rispetto all'energia o informazione in transito, l'arco non
� che un conduttore un po' originale ma non interferente in modo essenziale
con la propagazione, se non per la quota di disturbo em che necessariamente
si propaga anche sulla linea e non solo nell'"etere" (il piccolo disturbo
sulla corrente ha ragionevolmente questa causa). Ora ti dico altre due
ragioni per cui neppure la mia spiegazione della fuga della corrente verso
il nucleo dell'arco per me � soddisfacente, bench� lo sia per molti studiosi
del fenomeno e per molti progettisti di interruttori. Una � che nelle
"bottles" GE (General Electric per i non elettricisti) il plasma �
costituito solo da gas metallici, perch� si tratta di interruttori sotto
vuoto, ma la distribuzione di corrente nella sezione non � molto diversa
dagli archi in altri mezzi. La seconda � che nell'altro tipo di arco, quello
da "fulmine" (impulsivo), la temperatura non � alta come nel primo caso (�
un arco "freddo" rispetto al primo); inoltre la brevissima durata del
fenomeno rende ragionevole considerarlo come adiabatico; in pi�, data la
lunghezza dell'arco (decine di metri) la presenza di plasma di materiale
conduttore � piccolissima e verosimilmente solo in vicinanza degli elettrodi
(le erosioni sono infatti minime), mentre per il resto del percorso il
"conduttore" � solo aria ionizzata; e poi nei fulmini naturali in generale
non c'� un elettrodo di partenza o d'arrivo metallico. Quindi nella sezione
dell'arco non vi sono mescolanze di materiali essenzialmente diversi e non
vi sono gradienti di temperatura importanti. Tuttavia l'arco rimane
"compatto", non varia la sua sezione se non incontrando ostacoli, e le
cariche non si rifugiano alla periferia della sezione. Detto in altro modo,
il conduttore costituito da aria ionizzata � essenzialmente omogeneo, sia
come sezione sia come resistenza e induttanza, ma non presenta effetto pelle
bench� su di esso l'energia o l'informazione si propaghi come su tutti gli
altri conduttori (la forma dell'impulso si ritrova infatti intatta sulle
registrazioni all'arrivo a terra). Ma c'� una differenza, a sua volta non
chiara (per me, come ovvio): anche nell'ambiente supercontrollato dei
laboratori, il percorso dell'arco � del tutto imprevedibile, ed �
imprevedibile il punto di partenza dall'elettrodo ad alta tensione e d'
arrivo a quello di terra, e quest'ultimo non raramente, bench� sferico, cavo
e di materiale conduttore (quindi equipotenziale e istituzionalmente pronto
all'effetto pelle), viene perforato dall'arco, che se ne va a terra in
qualche punto diametralmente opposto a quello d'entrata dopo avere
attraversato la cavit�. Circa infine il fulmine non sintetico, che a sua
volta ha solo componenti ad altissima frequenza, la casistica dice che gli
arresti cardiaci per fibrillazione e gli arresti respiratori a causa di
danni al sistema nervoso, che non � in superficie, sono le maggiori cause di
decesso. La fibrillazione e l'arresto respiratorio sono, � vero, le cause
principali di decesso anche in caso di elettrocuzione a bassa frequenza, ma
a 50/60 Hz la profondit� di penetrazione teorica nei tessuti umani non
giustifica, neppure con la sua marcata variabilit� con le condizioni
fisiologiche, i danni al sistema nervoso centrale e all'innervazione del
muscolo cardiaco, che � assai profonda nella cassa toracica.
Riprendo la prossima volta la questione del Convitato relativistico.
Salve
Maurizio
Received on Wed Oct 13 1999 - 00:00:00 CEST