Elettromagnetismo

 

Sfera di plasma

Questo dispositivo è costituito essenzialmente da una sfera di vetro entro cui è contenuto un gas a bassa pressione a da un elettrodo centrale a circa 10000 volt, anch’esso sferico. Inoltre, vi è un basamento entro cui è alloggiata la parte elettrica che serve per alimentare l’elettrodo centrale, la cui polarità si inverte con una frequenza di circa 30000 hertz quando l’interruttore è acceso scoccano scintille luminose e diffuse che si dipartono radialmente dall’elettrodo centrale. Il loro colore è caratteristico del gas contenuto nella sfera, oltreché della pressione a cui questo gas si trova. In sostanza, i filamenti luminosi che vengono generati dall’alta tensione a cui si trova l’elettrodo centrale sono analoghi ai fulmini che si verificano durante i temporali: la loro diversità dipende soprattutto dal fatto che la pressione dell’aria è molto più alta della pressione a cui si trova il gas entro la sfera.

Nota: quando un gas ad alta temperatura è molto ionizzato, in fisica viene chiamato "plasma"; in effetti il nome di questo dispositivo deriva proprio dal fatto che le scariche elettriche provocano zone in cui il gas ha le caratteristiche sopra ricordate.

Il dispositivo è pericoloso e fragile, quindi deve essere fatto funzionare solo dalla guida.

Potrai osservare che cosa succede se si avvicina un dito alla sfera, oppure se le si avvicina una piccola lampada al neon, ed ancora se si interpone un foglio di alluminio tra la sfera e la lampada stessa. Potrai infine parlare davanti alla sfera, la quale seguirà ubbidiente i suoni da te emessi, con le sue scariche elettriche.

 

Chi fornisce l’energia?

 

L’oggetto in movimento rotatorio sui due profilati concavi riesce sempre a risalire alla quota più elevata, anche se non si comprende come possa vincere gli attriti contro l’aria e contro le rotaie. Ma la fisica ci assicura che il moto perpetuo non esiste, quindi ci deve essere una qualche fonte di energia, anche se di difficile individuazione, che gli permette di restare in movimento.

Ognuna delle tre estremità del corpo rotante nasconde una piccola calamita, la quale, passando nella zona centrale del basamento, viene attratta da un elettromagnete nascosto entro il basamento stesso. Appena la calamita ha superato il centro del basamento, l’elettrocalamita deve interrompere la sua attrazione, altrimenti ora frenerebbe il corpo rotante. Questo si verifica per ognuna delle tre estremità del rotore. In conclusione, la fonte di energia di questo giocattolo é la pila che fa funzionare l’elettrocalamita (interna al basamento anch’essa.).

 

Elettroforo di Volta

È interessante costruirsi un generatore elettrostatico,quale un elettroforo di Volta,che permette di ottenere cariche elettriche mediante il meccanismo dell’induzione elettrica.Lo si può realizzare a partire da un disco metallico di diametro a piacere (10-15 cm, ad esempio) eventualmente ricavato da un lamierino di rame o di altro metallo,avente spessore attorno 1mm.Anche una moneta da 100 lire potrebbe servire allo scopo,sebbene sia opportuno un disco di diametro maggiore, per realizzare un generatore elettrostatico capace di produrre carica elettrica in quantità più rilevante.

A questo disco occorrerà poi applicare un manico isolante costituito ad esempio da un cilindretto di plastica o da una matita o dall’involucro esterno di una biro, incollato mediante "Attack" o altro collante opportuno. Per far funzionare l’elettroforo, occorre disporlo come in figura su una lastra di plastica strofinata preventivamente con carta ben asciutta indi si tocca la parte superiore con un dito, poi si allontana il dito ed infine si solleva l’elettroforo dalla lastrina di plastica.

 

Pendolo elettrostatico

Il dispositivo è costituito da due lastre piane conduttrici, una montata su un supporto isolante e l’altra collegata a terra, come mostra la figura (condensatore elettrico).

Tra le due lastre si pone un pendolino di polistirolo ricoperto di stagnola, in modo che la sua superficie risulti conduttrice.

Caricando la piastra uno il pendolo comincerà ad oscillare prima rapidamente, poi sempre più lentamente tra le due piastre fino a che non avrà scaricato completamente la piastra uno.

Quando la piastra isolata viene caricata elettricamente, per induzione le cariche elettriche sul pendolo si separano, come mostra la figura. Poiché le cariche di segno contrario a quelle della piastra sono più vicine di quelle dello stesso segno, la forza di attrazione avrà il sopravvento su quella di repulsione, quindi il pendolo verrà attratto dalla piastra isolata.Una volta che esso l’abbia toccata la carica viene neutralizzata subito dopo si caricherà di segno uguale a quello della piastra isolata, venendo quindi respinto da questo.

Il processo prosegue in questo modo: il pendolo carico va a toccare la piastra posta a terra, andando di nuovo a toccare la piastra isolata e quindi viene di nuovo respinto. Il processo prosegue nella stessa maniera, finché resta carica sufficiente sulla piastra isolata (infatti, in ogni ciclo il pendolo sottrae un po’ di carica a questa piastra e la trasporta all’altra, che la disperde a terra).

 

Condensatore elettrico

 

 

Dopo aver collegato una piastra del condensatore a terra, si può caricarlo con l’elettroforo di Volta. Supponendo che l’elettroforo


fornisca carica negativa, allora la piastra toccata con l’elettroforo risulterà carica negativamente, mentre l’altra avrà carica positiva. Una volta che il condensatore è stato caricato un po’ (ma non troppo, altrimenti può dare scosse elettriche elevate), si può toccare le due piastre con due dita della stessa mano: così facendo si sentirà una lieve scossa. Ovviamente la sensazione sarà tanto più forte quanto più elevata è l’intensità della corrente che attraversa le dita

 

 

 

Pila a dinamo

E’ un dispositivo che funziona sfruttando la trasformazione di energia meccanica di movimento in energia potenziale elettrica.

Un sistema di ruote dentate, azionato da una maniglia, mette in rotazione un magnete circolare; esso genera, su due bobine di rame, una tensione indotta che provoca l’accensione di una lampadina.

La luminosità della lampadina aumenta mano a mano che si aumenta la velocità di rotazione del magnete.