R: R: Fisica nei conduttori elettrici!

From: Maurizio Bonfanti <maurizio.bonfanti_at_tin.it>
Date: 1999/10/15

Dopo averti chiesto in fretta della bibliografia (dovevo anch'io andare a
dormire) ho rivisitato alcuni punti della tua risposta:

>Forse dai troppa importanza all'effetto pelle.

Tu sai probabilmente spiegarmi perch� la lavorazione delle superfici interne
delle guide d'onda � di qualit� quasi ottica, ossia perch� anche una modesta
rugosit� ne compromette il funzionamento, e poi perch� si usano i waveguide
shim alla giunzione dei vari tronchi. Forse non ho capito bene, ma, data la
non enorme distanza delle frequenze in gioco da quelle dell'infrarosso
lontano, � il processo di riflessione a dominare la trasmissione di energia
nelle guide d'onda, in modo non troppo dissimile, almeno per alcuni aspetti,
da quello delle fibre ottiche. Ora, nelle fibre ottiche basta che il
cladding abbia un indice di rifrazione inopportuno, in rapporto a quello del
nucleo, oppure che l'angolo di incidenza all'ingresso superi un certo
limite, per far fallire miseramente la trasmissione dopo pochi metri. In
questo caso l'inconveniente � causato dal fatto che, anzich� perfetta
riflessione, si ha anche rifrazione, e la quota di energia che sconfina nel
cladding � deviata e perduta. Ora, tornando alle guide d'onda, mi sembra che
la penetrazione dell'onda incidente nel materiale conduttore debba
presentare necessariamente diffrazione a sua volta, quindi progressiva
distorsione della rotta di propagazione (per non parlare delle perdite nel
conduttore), ossia che lo strato di penetrazione funzioni in modo non molto
diverso dal cladding delle fibre, e infine mi sembra anche che la rugosit�
debba causare non tanto o non solo dispersione quanto un'accentuazione della
diffrazione a causa della variazione locale dell'angolo di incidenza
effettivo, e perci� che le due cose insieme debbano causare comportamenti e
inconvenienti non dissimili da quelli delle fibre ottiche mal dimensionate o
mal costruite o male alimentate. Sbaglio? Se non ho sbagliato, allora
l'effetto pelle � proprio "determinante" per il funzionamento delle guide
d'onda, qualunque sia la spiegazione (per me) soddisfacente dell'effetto
pelle.

>In continua l'induttanza cortocircuita la resistenza. In
>alternata, ad alte frequenze, nel parallelo tra induttanza e resistenza
>inizia a giocare anche la resistenza.

Circa i superconduttori ho bisogno, come dicevo, di saperne di pi� per
trarne qualche lume. Una considerazione che per� posso fare � che, se l'
effetto principale � un'alterazione, per cos� dire, dell'impedenza globale
della linea, allora sono alterati i suoi parametri secondari, e con essi la
velocit� di gruppo. In tal caso il comportamento alle alte frequenze non
sarebbe lo stesso di un normale conduttore, a meno che nel modello del
parallelo da te accennato l'effetto induttivo non diventi del tutto
trascurabile. Ma, a parte il fatto che tu dici che la resistenza "inizia a
giocare" piuttosto che "diventa l'unico parametro influente", immagino che
alla temperatura ambiente tutti gli elettroni tornino allo stato normale,
perci� che non solo scompaia l'effetto induttivo ma che la resistenza assuma
un valore diverso rispetto a quello presente alle basse temperature. Ripeto
che non ne so abbastanza, ma considero anche che le caratteristiche
induttive della linea nel suo insieme sono legate alla configurazione delle
correnti del segnale in transito, anche se i percorsi locali delle correnti
(o le cadute di tensione locali) possono essere particolari a causa del
particolare stato fisico del materiale (come nel caso dell'arco elettrico).
Voglio dire: se il superconduttore (per esempio una spira) � alimentato da
un generatore di corrente per non introdurre altre variabili, e quindi nel
passaggio dalla conduzione alla superconduzione non si altera il flusso
"concatenato" LI del sistema (assunto come lineare), allora l'induttanza del
sistema non cambia, qualunque cosa accada localmente. In caso contrario,
ossia se i comportamenti locali fossero significativamente influenti sul
flusso complessivo, mi chiedo se non ci sarebbero differenze di
comportamento fra una forte corrente di segnale e una debole, dal momento
che il flusso complessivo, in quest'ultimo caso, sarebbe necessariamente
molto pi� influenzato dai comportamenti locali.

>Un conduttore percorso da corrente ha carica totale nulla. Al suo interno
la
>densit� di carica volumica � nulla. Sulla superficie invece c'� una
>distribuzione di carica: sigma � diverso da zero.

Io non ho ragionato sulle cariche ma, pi� banalmente, sulla legge di Ohm, ho
cio� considerato che, essendo il conduttore dotato di resistenza, il suo
potenziale medio non pu� essere nullo, variando sia pure eventualmente da
zero a un valore finito dato dalla legge stessa. Un conduttore percorso da
corrente, oltre a non essere elettromagneticamente inerte, non lo � neppure
elettrostaticamente. D'altra parte il conduttore, inteso come (parte di una)
linea di trasmissione di un segnale, ha come uno dei propri parametri
trasversali una capacit�, che sarebbe del tutto inattiva e persino neppure
definibile in assenza di cariche sul percorso. O infine, nel mio linguaggio
da elettricista, se � vero che Q = CV, allora Q non pu� essere nulla, salvo
ammettere distanza infinita del conduttore dal riferimento rispetto a cui V
� misurata.

Ricambio la buona notte
Maurizio
Received on Fri Oct 15 1999 - 00:00:00 CEST