Accendere" dalla Terra una lampadina sulla Luna"

A quale velocità va l'impulso elettrico in un dato circuito? Ossia, se ci fosse un filo da qui fino alla Luna quanto occorrerebbe per accendere una lampadina?
Anonimo  
30 agosto 2003

Benchè la velocità di avanzamento degli elettroni in un metallo, soggetti all'azione di un campo elettrico, sia molto bassa (tipicamente soltanto di alcuni centimetri al secondo) ossia inferiore di parecchio anche alla loro velocità casuale dovuta all'agitazione termica (che è di un milione di metri al secondo), si suole dire (non del tutto appropriatamente) che la corrente elettrica viaggia alla velocità che la luce avrebbe in detto metallo.

Ciò perché essa è associata alla propagazione di un impulso elettromagnetico: quando degli elettroni vengono immessi a un estremo del circuito, si produce localmente un'alterazione della neutralità di carica, quindi una perturbazione del campo elettrico, e questa si propaga lungo il filo come onda elettromagnetica, spostandosi, in quanto tale, alla velocità di tali onde nel mezzo, che è poi la stessa della luce.

Quindi all'altro capo del filo si avverte la perturbazione assai prima che gli elettroni abbiano avuto modo di spostarsi apprezzabilmente dal punto dove sono stati iniettati (in altre parole, per ogni elettrone iniettato a un estremo del circuito, quasi immediatamente un elettrone viene estratto all'altro estremo).

Il meccanismo è analogo a quello di un getto d'acqua che, allo sbocco di un tubo, prende l'avvio senza che l'acqua abbia dovuto percorrere il tragitto che separa lo sbocco dal rubinetto. Anche in quel caso si ha a che fare con la propagazione di un'onda, un'onda di pressione che viaggia lungo il tubo a una velocità ben maggiore di quella dell'acqua in movimento, e precisamente alla velocità di circa 1400 metri al secondo, caratteristica di un'onda meccanica nell'acqua.

In conclusione, se il segnale elettrico dalla Terra alla Luna fosse inviato via radio, presa la distanza media Terra-Luna pari a 385.000 km ed essendo la velocità delle onde elettromagnetiche nel vuoto pari a 300.000 km/s, il tempo di trasmissione sarebbe circa 1,3 secondi. Se invece si usasse un filo metallico tale tempo sarebbe un po' diverso, in genere più lungo, dipendendo naturalmente dalla scelta del metallo.

Andrea Frova Dipartimento di Fisica, Università di Roma "La Sapienza"

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