Sfera elettrizzante

La macchina di questo exhibit si chiama generatore di Van der Graaff ed è un generatore elettrostatico in grado di accumulare la quantità di carica elettrica nella sfera di metallo più grande sul basamento. Tra questa sfera e quella più piccola vicino, che invece è a contatto con il suolo, si crea un'altissima tensione, anche di migliaia di Volt, tale da provocare un'improvvisa scarica in modo analogo alla creazione dei fulmini.

L'altissima tensione non deve, tuttavia, preoccupare: in realtà l'intensità della corrente in gioco è piccolissima e quindi non pericolosa. Se, però si avvicina al conduttore un dito, il nostro corpo fa da ponte esattamente come la sfera conduttrice sopracitata e si produce la classica, e un po' dolorosa, scossa elettrica.

La macchina si basa sul un principio base dell'elettrostatica: la carica elettrica in un conduttore tende a disporsi sulla sua superficie (questo perché essendo dello stesso segno, le singole cariche elettriche tenderanno a respingersi e a disporsi il più lontano possibile tra loro). Ne consegue che all'interno del conduttore, anche cavo, il campo elettrico è nullo. In questo modo un corpo all'interno di un conduttore cavo sarà schermato da eventuali campi elettrici esterni. Tale protezione prende il nome di gabbia di Faraday; il nome gabbia fa capire che il conduttore può avere anche dei buchi, proprio come una griglia o una gabbia. Si stima che, in media, un aereo passeggeri sia colpito da un fulmine almeno una volta all’anno mentre è involo. Nonostante il campo elettrico nella zona intorno al fulmine sia molto intenso, ai passeggeri non succede niente perché le ali e la fusoliera dell'aereo fungono da gabbia di Faraday.

Con il generatore di Van der Graaff si possono ottenere diversi effetti divertenti. Per esempio, appoggiando la mano sulla sfera principale e caricandola successivamente, miliardi di innocui elettroni percorrono il tuo corpo, raggiungendo la punta dei capelli. Siccome hanno tutti carica elettrica negativa e due cariche di segno uguale si respingono, le punte dei capelli tendono a divergere, i capelli si allontanano e si sollevano. Ed è un po' quello che succede ai fili di lana del “feticcio” a fianco della sfera principale o quello che ci succede in una giornata di forte vento.

Un altro esempio simpatico è rappresentato da una pila di coppette di alluminio messe a contatto della parte superiore della sfera conduttrice prima di caricarla elettricamente: accumulandosi cariche di segno uguale anche sulle coppette, esse si respingono e cominciano a volare via.

L'efficienza di questa macchina elettrostatica dipende dalle condizioni ambientali: più è umido e più l'aria disperde in fretta le cariche diminuendo la capacità di ottenere scariche intense.

Sala
Elettromagnetismo