{"id":2646,"date":"2006-06-15T00:00:00","date_gmt":"2006-06-14T22:00:00","guid":{"rendered":""},"modified":"-0001-11-30T00:00:00","modified_gmt":"-0001-11-29T22:00:00","slug":"2646","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/2646\/","title":{"rendered":"Usando la radiolina a transistor all\u2019interno di un automobile sento benissimo la radio.\r\nNon dovrebbe essere una perfetta gabbia di Faraday?"},"content":{"rendered":"
Innanzi tutto vediamo prima di affermare che un oggetto \u00e8 perfetto qual \u00e8 esattamente la sua funzione. <\/font><\/p>\n

Faraday, nel 1836, costru\u00ec la gabbia che prese il suo nome mettendo in luce le propriet\u00e0 schermanti verso campi elettrostatici. Le cariche elettriche interessano solo la parte esterna in altre parole la corrente scivola via nella maglia conduttiva 1<\/sup>. <\/font><\/div>\n


Il comportamento elettrostatico di una gabbia di Faraday pu\u00f2 essere valutato sperimentalmente con un elettroscopio a foglioline inserito all\u2019interno della gabbia: quand\u2019anche sulla rete esterna sono scaricate roboanti saette generate da macchine elettrostatiche o elettrodinamiche l\u2019elettroscopio resta imperturbato. <\/p>\n

Fino alla fine dell\u2019800, nessuno neanche nell\u2019anticamera del cervello poteva immaginarsi dell\u2019esistenza dell\u2019onda elettromagnetica, neppure Giulio Verne 2<\/sup>. Il termine elettromagnetico usato nell\u2019induzione faradayna non \u00e8 riferito alle propriet\u00e0 di un\u2019onda ma allo stretto legame di scambio energetico tra i due campi 3<\/sup>. Principio del: trasformatore, generatore, motore. <\/p>\n

La rivelazione e quindi l\u2019esistenza delle onde elettromagnetiche \u00e8 avvenuta con la diffusione degli esperimenti di Hertz nel 1888<\/strong><\/a> validando la teoria di Maxwell del 1866, e gradualmente si \u00e8 compreso che la luce\u00a0\u00e8 un onda elettromagnetica. <\/p>\n

L\u2019onda radio\u00a0si propaga come una radiazione, la stessa della luce. Le antenne radio sono anche chiamate radiatori. Ci\u00f2 che cambia \u00e8 la lunghezza d\u2019onda e di conseguenza l\u2019interazione con i materiali<\/strong><\/a> che compongono la materia degli oggetti <\/p>\n

Tale interazione dipende dalla frequenza e dalle dimensioni. Un raggio gamma ha una lunghezza d\u2019onda talmente piccola da riuscire ad “entrare” all\u2019interno dei nuclei atomici. E\u2019 molto difficile se non impossibile schermarlo.
Ma anche una alta radiofrequenza implica un alta velocit\u00e0 di movimento degli elettroni. E non \u00e8 detto che gli elettroni siano in grado di muoversi cos\u00ec velocemente! <\/p>\n

Un materiale conduttore a bassa frequenza, pu\u00f2 diventare isolante ad alta frequenza.
Un materiale \u00e8 un buon conduttore quando il rapporto tra la conduttanza specifica,σ<\/strong>, e il prodotto tra frequenza e costante dielettrica,ε<\/strong><\/a>, \u00e8 >>1(buon dielettrico se \u00e8 <<1) .<\/font><\/p>\n

La corrente di conduzione determina il fenomeno della perdita di energia mentre nel dielettrico abbiamo corrente di spostamento senza pedite d’energia. <\/p>\n

Se la barriera \u00e8 formata da un conduttore ideale, perfetto tutto l\u2019energia \u00e8 riflessa.
E\u2019 su questo principio che si basano le parabole delle antenne radio riflessive ed i ripetitori passivi (specchi metallici) dei ponti radio a microonde. <\/font><\/p>\n

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Un onda elettromagnatica “vede” uniformemente tutto quello che \u00e8 pi\u00f9 piccolo di circa 1\/8- 1\/10 della sua lunghezza d\u2019onda.
Quindi a 10 GHz possiamo avere rugosit\u00e0 della parete riflettente di circa 4-3mm ed essa si comporter\u00e0 come una superficie perfettamente liscia. Alle frequenze di 1 e 2 GHz \u00e8 talmente alto il valore tollerato della rugosit\u00e0 (4-2cm) che \u00e8 inutile costruire specchi in metallo pieno. Si riducono peso e costo, realizzando una “rete metallica”.
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Ad esempio il celebre radiotelescopio di Arecibo, che occupa una intera conca naturale, sembra una superficie continua, visto da lontano (immagine a sinistra). Se invece lo si guarda da vicino, appare costituita da un telaio che regge una rete di metallo a passo fino tale da riflettere onde radio fino a 5 GHz. Se fosse stato di metallo pieno oltre che costoso, non passerebbe nessuna radiazione solare (centinaia di Thz) e sotto l\u2019enorme antenna radio non ci sarebbe nessuna forma di vita.<\/font><\/p>\n

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Se intendiamo continuare a chiamare gabbia di faraday una barriera verso i campi elettrici di un onda elettromagnetica, la trama della gabbia (aperture) non deve essere pi\u00f9 grande di almeno 1\/10 della lunghezza d\u2019onda. Non sar\u00e0 uno schermo perfetto, poich\u00e9 il conduttore non \u00e8 ideale e quindi una parte dell\u2019energia attraverser\u00e0 la gabbia. <\/p>\n

L\u2019automobile allora \u00e8 una “perfetta gabbia di Faraday” come ipotizza il lettore?\u00a0 Dipende dalle frequenze in gioco: per l\u2019elettrostatica (fulmine) sicuramente s\u00ec. No,\u00a0per le componenti spettrali di alta frequenza con lunghezze d’onda, generate dal fulmine, confrontabili con le dimensioni delle aperture.<\/font><\/p>\n

Per le frequenze captate da un ricevitore\u00a0radio\u00a0in banda FM (88-108Mhz) sicuramente no: il parabrezza, i finestrini, hanno dimensioni geometriche comparabile con le lunghezza d\u2019onda di 3 metri delle emissioni in modulazione di frequenza e quindi l\u2019onda elettromagnetica riesce ad “entrare”. <\/p>\n

Per il principio di Huygens tutti i punti di un fronte d\u2019onda possono essere considerati come sorgenti di nuove radiazioni. Il fronte d\u2019onda dell\u2019onda piana avvolge l\u2019auto (anche il lato d\u2019ombra) e s\u2019infiltra nei finestrini.
Addirittura, il campo elettrico dell\u2019onda ricevuto della radiolina potrebbe essere maggiore, causa, sommatoria favorevole di fasi dovute a riflessioni e diffusioni interne all\u2019abitacolo, rispetto all\u2019assenza della schermatura dell\u2019auto. Oppure annullarsi se la sommatoria dei segnali sono controfase.
E\u2019 quello che poi avviene, quando in una stanza ricca di riflessioni, il livello del segnale del nostro telefonino \u00e8 buono e appena ci spostiamo anche di poco il segnale si abbassa o si annulla (o viceversa). <\/p>\n

Note<\/strong> <\/p>\n

1<\/strong>) Risposte sul funzionamento della gabbia di Faraday. <\/p>\n

http:\/\/www.vialattea.net\/esperti\/php\/risposta.php?num=8994<\/a> <\/font>
http:\/\/www.vialattea.net\/esperti\/php\/risposta.php?num=8271<\/a>\u00a0
http:\/\/www.vialattea.net\/esperti\/php\/risposta.php?num=2316<\/a> <\/p>\n

2<\/strong>) Verne seppe in un circolo culturale delle leggi di Newton (oltre 200 anni dopo) e le applico nel suo libro “Viaggio sulla Luna” per uscire dal “pozzo” gravitazionale terra.
Verne risolse il problema della comunicazione alla terra dell\u2019avvenuto allunaggio dapprima proponendo lo srotolamento di un filo telegrafico durante la partenza del razzo, di seguito, poich\u00e9 l’idea non fu realizzabile causa arrotolamento attorno al globo dovuta alla sua rotazione, utilizz\u00f2 il telescopio di Long\u2019s Peak.\u00a0 <\/p>\n

3<\/strong>) Faraday dimostr\u00f2 che un campo magnetico variabile nel tempo induce un campo elettrico simile a quello generato da una macchina elettrostatica. Con una sostanziale differenza le linee del campo elettrico indotto da un campo magnetico variabile nel tempo su chiudono su se stesse, mentre le linee di un campo elettrico generato per sfregamento hanno origine sulle cariche positive e terminano sulle cariche negative.<\/p>\n

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