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Il terreno come conduttore elettrico

Se a due dispersori (ovvero due elettrodi infissi nel terreno) viene applicata una differenza di potenziale, il terreno svolge la funzione di conduttore elettrico. Questo è uno dei principi fondamentali che è necessario chiarire se si affronta il tema della sicurezza elettrica.
Ogni porzione elementare del terreno offre una resistenza tanto più piccola quanto più è lontana dal dispersore.

Definendo “equivalente emisferico” di un dispersore qualsiasi il dispersore di forma emisferica avente la stessa resistenza.
Si consideri un dispersore emisferico distante dall’elettrodo di ritorno (come illustrato in figura 1) abbastanza da considerare il campo di corrente radiale, ogni strato di terreno presenta una resistenza dR al passaggio di corrente pari a:

dR = ρ dr / 2πr²

dove r è il raggio dello strato emisferico di terreno, dr è lo spessore e ρ è la resistività del terreno. Si dice resistenza di terra Rt la somma delle resistenze elettriche elementari di queste porzioni di terreno dR . Ad una certa distanza dal dispersore la sezione diventa così grande che la resistenza è pressoché nulla mentre nelle immediate vicinanze le sezioni attraverso le quali fluisce la corrente si rimpiccioliscono e la resistenza aumenta.

La resistenza di terra vale quindi:

Dove r0 è il raggio del dispersore emisferico.

E’ interessante sottolineare che metà della resistenza di terra di un dispersore emisferico ( R’ ) è concentrata nell’emisfero di terreno di raggio doppio del dispersore stesso, infatti:

Questo permette di migliorare il valore della resistenza di un dispersore sostituendo un piccolo volume di terreno, il più vicino al dispersore, con altro terreno di resistività migliore.
La Norma CEI 64-8 riporta alcuni valori di resistività caratteristica di alcuni tipi di terreno. Le resistività vanno da 1 Ωm (argilla) a 10³ Ωm (ghiaia). Inoltre la resistività del terreno varia al variare della temperatura, ma soprattutto dell’umidità. I terreni normalmente umidi (come sabbia, argilla ecc.) a temperature inferiori allo zero gelano e la resistività del terreno aumenta anche di 10 volte.

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