Induzione Elettrostatica
L’induzione elettrostatica, conosciuta anche come influenza elettrostatica, è un fenomeno fisico che si verifica quando la distribuzione di carica elettrica in un oggetto viene influenzata dalla presenza di cariche vicine. Questo processo non richiede un contatto diretto tra gli oggetti. Un corpo carico può agire attraverso un campo elettrico anche su oggetti distanti, alterando così il loro stato originario non elettrico.
Interazione tra Conduttori e Campi Elettrostatici
Quando un conduttore viene inserito in un campo elettrostatico, una forza agisce su ciascuna delle cariche presenti al suo interno. Le cariche libere iniziano a muoversi, e di conseguenza, il corpo si carica in modo tale che sul lato rivolto verso la carica da cui origina il campo elettrostatico, si trovi una carica opposta, mentre sul lato opposto si trovi una carica dello stesso tipo.
Effetti Pratici dell’Induzione Elettrostatica
L’induzione elettrostatica è responsabile dell’attrazione di oggetti leggeri e non conduttivi, come palloncini, carta o pezzi di polistirolo, verso cariche elettriche statiche. Generatori elettrostatici, come la macchina di Wimshurst, il generatore di Van de Graaff e l’elettroforo, utilizzano questo principio.
Elettricità Statica
L’elettricità statica è un termine informale per descrivere i fenomeni causati dall’accumulo di carica elettrica sulla superficie di vari corpi e oggetti e dal loro scambio in contatto tra loro. La maggior parte dell’elettricità statica che incontriamo quotidianamente è causata dall’effetto triboelettrico, un tipo di elettrizzazione per contatto in cui certi materiali diventano carichi elettricamente dopo essere entrati in contatto e poi separati tra loro.
Effetto Triboelettrico e Fattori Ambientali
L’effetto triboelettrico è amplificato dalla frizione tra i due materiali, a causa del frequente contatto e separazione. Nei giorni asciutti, l’elettricità statica è molto più evidente, dato che l’aria contiene meno molecole d’acqua, che permetterebbero una dispersione della carica.
Caratteristiche dell’Elettricità Statica
Una tensione molto alta è necessaria per generare ogni 1mm di arco elettrico, con la forza dielettrica dell’aria che si aggira intorno a 3000V/mm. Sotto condizioni estreme, sono stati registrati fino a 15000 Volt, ma è comune sperimentare 5000V. Molte persone non sentono lo shock di una scarica di elettricità statica di meno di circa 2000-4000V. La principale ragione per cui lo shock causato dall’elettricità statica non arreca danni è la sua bassissima amperaggio.
Generatore Elettrostatico
Un generatore elettrostatico è un generatore elettrico che produce elettricità statica, o elettricità ad alta tensione e corrente continua bassa. La differenza di potenziale elettrico (cioè la tensione) può essere generata utilizzando due meccanismi: l’induzione elettrostatica o l’effetto triboelettrico. Questi generatori producono alta tensione ma corrente bassa. A causa della loro inefficienza e della difficoltà nell’isolare macchine che producono alte tensioni, i generatori elettrostatici hanno avuto bassi livelli di potenza e non sono mai stati utilizzati per la generazione di quantità significative di energia elettrica a livello commerciale. Le loro uniche applicazioni pratiche sono state per alimentare le prime tubature a raggi X e successivamente in alcuni acceleratori di particelle atomiche.
Tipi di Generatori Elettrostatici
Esistono diversi tipi di generatori elettrostatici (ESG), che possono essere generatori per attrito o per induzione. Un ESG crea alta tensione ma ha corrente molto bassa. Le tensioni possono facilmente raggiungere centinaia di migliaia di volt, ma la corrente sarà solo di alcuni microampere. Materiali dielettrici possono aumentare la tensione di rottura e produrre più energia elettrica. Esempi includono la macchina di Wimshurst, il generatore di Van de Graaff e il Generatore di Alta Tensione a Dischi Rotanti.
