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Tutti noi siamo abituati a vivere in un modo in cui l’energia elettrica ha un ruolo fondamentale perché fa funzionare la maggior parte degli apparecchi di cui siamo circondati.

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Academic year: 2021

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Tutti noi siamo abituati a vivere in un modo in cui l’energia elettrica ha un ruolo fondamentale perché fa

funzionare la maggior parte degli apparecchi di cui siamo circondati.

Se è un energia essa è in grado di compiere un lavoro.

Questo lavoro è compiuto grazie al movimento di particelle che noi

chiamiamo cariche elettriche.

(3)

Come sappiamo dallo studio degli atomi in natura esistono cariche elettriche positive e negative.

Le cariche elettriche positive sono rappresentate dai protoni.

Le cariche elettriche negative sono rappresentate dagli elettroni

Il fatto che l’atomo si presenti elettricamente neutro è dato

dall’uguaglianza delle cariche positive

e negative.

(4)

L’origine della parola elettricità deriva dal greco élecktron che significa ambra

Già i greci si erano accorti che l’ambra strofinata era in grado di attrarre

piccoli oggetti

Tutto questo senza sapere come era fatto un atomo, anzi, la filosofia

dominante (aristotelica) ne negava

l’esistenza

(5)

Il fenomeno conosciuto ai greci prende oggi il nome di elettrizzazione per

strofinio.

Tutti voi sapete che strofinando una penna questa è in grado di attrarre pezzi di carta.

Durante lo strofinio il corpo che viene

strofinato acquista delle cariche

(6)

Semplici esperimenti permisero di

determinare che gli oggetti potevano avere cariche elettriche differenti

Se strofiniamo due bacchetta di vetro e le avviciniamo queste si respingono

Se strofiniamo due bacchette una di

vetro e una di ebanite (un materiale

plastico) queste si attraggono.

(7)

Risulta evidente che i corpi si caricano in maniera diversa

Due bacchette di vetro, essendo

composte dello stesso materiale, ci caricheranno nello stesso modo

Perciò possiamo concludere che corpi

aventi la stessa carica si respingono

(8)

Due materiali diversi possono caricarsi in maniera diversa.

Se vetro ed ebanite si attraggono

debbono avere una carica opposta per comportarsi in una maniera diversa da quella di due bacchette di vetro

Perciò possiamo concludere che corpi

aventi carica opposta si attraggono

(9)

Il principio di conservazione della carica elettrica dice che le cariche non possono ne crearsi ne distruggersi.

Durante lo strofinio il corpo che cede

elettroni si carica positivamente e quello che li riceve si carica negativamente, ma la somma delle cariche presenti sui due corpi rimane uguale a quella che c'era prima di strofinarli.

(10)

Lo strofinio coinvolge la superficie degli atomi e non i nuclei dove si trovano le cariche positive

Perciò possiamo dire che l’elettricità è

una variazione dell’equilibrio elettrico

di un corpo causata dal passaggio degli

elettroni da un corpo ad un altro.

(11)

Materiali come il vetro se strofinati con un panno tendono a cedere elettroni

perciò si caricano positivamente

Materiali come l’ebanite se strofinati

tendono ad acquistare elettroni e si

caricano negativamente

(12)

Abbiamo visto cariche che si generano e rimangono ferme.

Si definiscono cariche elettrostatiche cariche che una volta che si sono

generate rimangono stazionarie nel tempo

L’elettrostatica è la scienza che studia

questo tipo di cariche

(13)

Finora abbiamo visto cariche che si sono generate in corpi isolanti

Si definiscono isolanti quei corpi in cui le cariche generate rimangono intrappolate nel luogo in cui si sono formate

Si definiscono conduttori elettrici quei corpi, come i metalli, in cui le cariche si spostano liberamente e si distribuiscono alla superficie del conduttore

(14)

Gli isolanti sono utili ogni volta che ci

dobbiamo proteggere dall’elettricità per questo abbiamo che le forbici

dell’elettricista hanno i manici rivestiti in plastica e lo stesso avviene per i fili

elettrici, gli interruttori sono in plastica e i tavoli da stiro in legno

Nel nostro corpo scorrono moltissimi fluidi ricchi di sali perciò siamo noi stessi dei

conduttori, se stiamo lavorando in

situazioni in cui c’è elettricità è bene

indossare scarpe con suola in plastica che ci isolano dal terreno

(15)

Esistono tre tipi di elettrizzazione

1.

Elettrizzazione per strofinio

2.

Elettrizzazione per contatto

3.

Elettrizzazione per induzione

La prima l’abbiamo vista, vediamo le

altre due

(16)

Prendiamo un corpo carico e

avviciniamolo ad un altro elettricamente neutro fino a farli toccare

Noteremo che una parte delle cariche elettriche passa dal corpo carico al

corpo neutro che si caricherà

Si definisce elettrizzazione per contatto l’elettrizzazione che avviene quando un corpo neutro viene toccato da un corpo carico

(17)

Avviciniamo una bacchetta di vetro carica

positivamente a due conduttori isolati da terra

Le cariche positive del vetro attraggo le cariche negative del conduttore più vicino che si carica

negativamente mentre l’altro si carica positivamente

Nel complesso i due corpi hanno ancora una carica elettrica complessiva neutra ma di fatto le cariche elettriche risultano separate

Se separo i due conduttori quando la bacchetta carica è ancora vicina avrò ancora un conduttore carico

positivamente e uno carico negativamente

Se levo la bacchetta i due conduttori rimarranno

elettricamente carichi con cariche elettriche opposte

(18)
(19)

L'elettroscopio è uno strumento che permette di riconoscere se un corpo è carico elettricamente

Esso è costituito da un pomello metallico collegato, tramite un'asta metallica, a

due sottili lamine metalliche chiamate

"foglioline". Queste ultime sono racchiuse in un recipiente di vetro per evitare il

disturbo da parte di correnti d'aria.

Toccando il pomello metallico con un

corpo caricato elettricamente si vedranno

le due lamine divergere.

(20)

I fenomeni visti fin qui appartengono sono detti fenomeni elettrostatici cioè fenomeni in cui le cariche elettriche sono stazionarie nel tempo

Moltissimi fenomeni sono invece legati

alle cariche elettriche in moto primo fra

tutti quello della corrente elettrica

(21)

Noi abbiamo già visto che è possibile

caricare positivamente o negativamente un conduttore.

Supponiamo di prendere due conduttori uno caricato positivamente e uno

negativamente con un filo elettrico.

Si assiste immediatamente al passaggio di elettroni dal conduttore caricato

negativamente verso quello caricato positivamente

Questo flusso prende il nome di corrente

elettrica

(22)
(23)

Anche se nei conduttori sono gli elettroni a muoversi in realtà non c’è niente che

impedisce alle cariche positive di muoversi come avviene nelle soluzioni

Siccome uno dei primi a fare esperimenti con la corrente elettrica è stato Benjamin Franklin che pensava che a muoversi

fossero le cariche positive è stato deciso di considerare il verso della corrente elettrica il moto delle cariche positivewikipedia

(24)

Diremo che il conduttore caricato

positivamente ha in potenziale elettrico maggiore di quello caricato

negativamente

Per spiegare questa situazione possiamo ricorrere a due vasi

comunicanti collegati da un tubo

Se in uno dei due vasi il livello è più alto si assiste al passaggio dell’acqua dal

serbatoio più pieno a quello più vuoto

(25)

Allo stesso modo la corrente fluisce dal conduttore che ha il potenziale più alto verso quello che ha il potenziale più

basso.

Il dislivello elettrico prende il nome di differenza di potenziale elettrico o

tensione

Maggiore è la differenza di tensione fra due conduttori carichi e più sarà

intenso il flusso della corrente elettrica

(26)

Un generatore elettrico è un dispositivo destinato a

produrre energia elettrica a partire da una diversa forma di energia.

Il loro scopo è quello di mantenere costante la differenza di potenziale esistente agli estremi di un filo

conduttore in modo da mantenere

costante il flusso di corrente elettrica

(27)

La pila di Volta è costituita

fondamentalmente da una colonna di più elementi siili sovrapposti ciascuno dei quali consiste in un disco di zinco sovrapposto

ad uno di rame, uniti attraverso uno strato intermedio di feltro o cartone imbevuto

in acqua salata o acidulata. (wikipedia)

Schema della pila di Volta:

1. La pila di volta fu il primo generatore di corrente costruito dall’uomo

 un elemento della pila;

2. strato di rame;

3. contatto negativo;

4. contatto positivo;

5. feltro o cartone

imbevuto in soluzione acquosa;

6. strato di zinco.

(28)

Collegando gli estremi superiore ed inferiore della pila per mezzo di

un conduttore elettrico si produce un circuito nel quale passa corrente

continua.

L'invenzione venne annunciata in una

lettera rivolta a Joseph Banks, presidente della Royal ociety di Londra, datata 20

marzo 1800, in cui lo stesso Volta ne dà anche la prima descrizione

L’esperimento venne ripetuto nel 1801di fronte a Napoleone Bonaparte, che in tale occasione lo insignì di una medaglia d'oro e lo propose per un cospicuo premio in

denaro. (Wikipedia)

(29)

Si definisce circuito elettrico un percorso chiuso in cui circola corrente elettrica

alimentata da un generatore di corrente.

Il più semplice circuito elettrico è

costituito da un generatore di corrente (pila) un filo metallico (conduttore) un interruttore e un utilizzatore

(lampadina).

Chiudendo l’interruttore all’interno del circuito passa corrente elettrica e la

lampadina si accende.

(30)

Un circuito elettrico può essere attraversato da poche cariche

elettriche o da molte cariche elettriche.

Occorre caratterizzare questa nuova situazione introducendo un nuovo

concetto, dandone un nome, una definizione e trattandosi di una

grandezza anche l’unità di misura

(31)

Si definisce intensità di corrente elettrica (i) la quantità di carica

(q) che attraversa la sezione di un conduttore nell’unità di tempo (t).

L’unità di misura è l’ampere A

(32)

La definizione precedente non è assolutamente rigoroso perché la definizione di Coulomb deriva da quella di Ampere e non viceversa però,

siccome la definizione rigorosa di Ampere esula dai programmi di scuola media si è preferito

ricorrere all’escamotage precedente piuttosto che non dare alcuna definizione. Per chi ha

curiosità qui la definizione.

(33)

Col termine carica intendiamo il numero di cariche elettriche che attraversano la sezione di un

conduttore in un certo tempo

(34)

L’unità di misura della carica è il Coulomb C

Si definisce Coulomb carica che transita in un secondo attraverso una sezione di un circuito percorso da una corrente continua di

intensità un ampere.

Siccome la più piccola carica elettrica è l’elettrone possiamo esprimere il

Coulomb come numero di elettroni

(35)

Affinché all’interno di un conduttore ci sia movimento di cariche occorre che al suo interno esista una differenza di

potenziale o tensione

Di definisce tensione il lavoro compiuto

per spostare una carica fra gli estremi

del conduttore

(36)

La resistenza elettrica è una grandezza fisica  che misura la tendenza di

un corpo ad opporsi al passaggio di

una corrente elettrica, quando sottoposto ad una tensione elettrica.

Questa opposizione dipende

dal materiale con cui è realizzato, dalle sue dimensioni e dalla sua temperatura.

Uno degli effetti del passaggio di corrente in un conduttore è il suo riscaldamento

(effetto Joule)(Wikipedia)

(37)

La legge di Ohm dice che In un

conduttore metallico l'intensità di corrente è direttamente

proporzionale alla tensione applicata ai suoi capi e

inversamente proporzionale alla

resistenza del conduttore.

(38)

L’elettricità ha agevolato moltissimo la nostra vita basta vedere il numero di elettrodomestici, computer, telefonini ecc. che ci circondano.

Molti di questi sono innocui utilizzando un basso voltaggio.

Altri, allacciati direttamente alla rete

elettrica (220 V) sono pericolosissimi e

possono provocare la morte se utilizzati

senza le dovute accortezze.

(39)

La scossa è la vibrazione dei nervi

motori provocata dal passaggio della corrente nel corpo umano.

Questa vibrazione provoca la

contrazione dei muscoli, che può

portare all’arresto del battito del cuore e alla paralisi della respirazione, e

anche alla morte

Il contatto può essere diretto se

tocchiamo un filo in tensione o indiretto se tocchiamo un elettrodomestico

difettoso (fonte Zanichelli)

(40)

1.

Non tenere un apparecchio elettrico sul bordo della vasca o del lavandino.

2.

Non prendere il phone con le mani umide o con i piedi scalzi

3.

Evitare di toccare la vite metallica di una lampada quando cambi la

lampadina e usare scarpe di gomma per l’operazione

4.

Non avvolgere il filo attorno ad un

elettrodomestico caldo

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