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.
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.
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
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
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.
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
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
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.
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.
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
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
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
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
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
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
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
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.
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
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
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
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
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
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
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.
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)
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.
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
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
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.
Col termine carica intendiamo il numero di cariche elettriche che attraversano la sezione di un
conduttore in un certo tempo
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
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
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)
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.
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.
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)
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.