tesina esami III media : scienze

L’ ELETTRICITA’

Quando si aziona il lettore di compact-disc o si accendono le lampadine dell'albero di Natale si deve fornire corrente elettrica.Questo "flusso" invisibile che fa funzionare il computer o produce l'illuminazione , è semplicemente il movimento di cariche lungo un conduttore solido, come un filo metallico, oppure dentro una soluzione elettrolitica, una speciale soluzione che permette alle cariche elettriche di muoversi al suo interno.

Le cariche elettriche
Le due fondamentali cariche elettriche: il protone, che ha carica positiva, e l'elettrone, dotato di carica elettrica negativa. Esistono però altre cariche, gli ioni, che sono atomi elettricamente non più neutri.

Gli ioni
In particolari condizioni, infatti, alcuni atomi possono acquistare elettroni, e avere quindi un "eccesso" di cariche negative; essi assumono perciò carica negativa e vengono chiamati ioni negativi. Altri atomi, invece, possono perdere elettroni e in questo modo hanno un "eccesso" di carica positiva, rappresentata dai protoni non più bilanciati dagli elettroni ceduti: sono gli ioni positivi. Ora avviene che: cariche che si muovono in un conduttore generano una corrente elettrica.

LA NATURA DELL’ELETTRICITA’

L’elettricità non è nient’ altro che il passaggio di elettroni da un corpo all’ altro, o, tramite un conduttore. Solamente alcuni elementi trasmettono elettricità, ( permettono agli elettroni di muoversi velocemente,creando poca resistenza ) come per esempio il rame, l’ oro ( che è il migliore conduttore), l’ acqua con sali, l’acciaio, l’ alluminio, e molti altri metalli; questi vengono chiamati materiali conduttori. Esistono anche materiali isolanti, che offrono alla corrente elettrica una resistenza maggiore dei materiali conduttori , questi sono per esempio la plastica, il vetro, la porcellana, la gomma, il legno…
La pila di volta L’ elettricità è sempre esistita però non si è mai utilizzata, fino al 600 a.C. quando un filosofo greco, Talete Di Mileto, si accorse che strofinando l’ ambra si attiravano dei piccoli oggetti.. Un altro studio approfondito fu dato da Benjamin Franklin che nel 1747 grazie all’ esperimento dell’aquilone, provò che la corrente elettrica atmosferica, cioè quella dei fulmini, è uguale a quella accumulata su un oggetto nella terra, facendo così distrusse le teorie di Leida, un altro scienziato che nel 1745 fece un esperimento con una bottiglia di vetro chiamandolo la bottiglia di Leida. Agli inizi dell’ Ottocento Alessandro Volta inventò la pila che fu il primo generatore di elettricità della storia,usato ancora tutto oggi. Dimostrò come i alcuni metalli potevano essere sorgenti di elettricità. Creò la pila sovrapponendo un disco di rame e uno di zinco, separandoli da un panno imbevuto di una soluzione acquosa di acido solforico. Questi tre dischi formano un elemento così Volta decise di sovrapporre molti elementi fino a
creare una pila. Poi collegò il disco di zinco con il disco, opposto, di rame.
Ottenne così il passaggio continuo di corrente elettrica che circolava dal polo
positivo ( il rame ) a quello negativo ( lo zinco ).
Le nostre pile che usiamo oggi non sono del tutto uguali ma sfruttano lo
stesso principio di Volta.



I CIRCUITI ELETTRICI

Se si collega un filo conduttore ad una pila si può creare un circuito elettrico.Di solito un circuito elettrico è composto da: un generatore, un interruttore e un apparecchio utilizzatore, o chiamato resistenza (R). Il generatore potrebbe essere una pila, la resistenza una lampadina e l’ interruttore attraverso un contatto chiude e apre il circuito e di conseguenza può essere un circuito aperto, se l’ interruttore non fa contatto e quindi blocca il flusso di elettroni, o circuito chiuso se l’ interruttore fa contatto e non blocca il flusso di elettroni. Questi circuiti vengono suddivisi in 2 tipi, il collegamento in serie e il collegamento in parallelo.

Collegamento in serie
Per realizzare un collegamento in serie basta collegare le lampadine una di seguito all’ altra in modo tale che solo la prima e l’ ultima sono collegate direttamente alla pila. L’ accensione è uguale per tutte le lampadine e la corrente elettrica le attraversa una dopo l’ altra quindi se ci sono 5 lampadine collegate fra di loro per il collegamento in serie e la prima si fulmina, tutte le altre non si accendono. In poche parole se una lampadina non funziona blocca il flusso di corrente e quindi neanche le altre vanno.


Collegamento in parallelo
Per realizzare un collegamento in parallelo basta collegare ogni lampadina a due punti del conduttore, in modo tale che solo gli estremi del conduttore siano in comune e di conseguenza se una lampadina non funziona il flusso di corrente non si interrompe.












LE GRANDEZZE ELETTRICHE








Se potessimo tagliare un cavo conduttore e potessimo vedere cosa c’ è dentro vedremmo un sacco di pallini in movimento, questo movimento è corrente elettrica e la sua grandezza è l’ intensità.
Quindi l’ intensità della corrente elettrica(i) è data dalla carica elettrica(q) che attraversa la sezione di un conduttore nell’ unità di tempo(t):
i = q/t
L’ intensità della corrente si misura con l’ ampere(A) e che si misura a sua volta con l’ amperometro. Ci sono poi alter grandezze come il coulomb che rappresenta la carica elettrica(numero di elettroni)che in un secondo attraversa un conduttore la cui intensità è 1 ampere. Il numero di elettroni che formano una carica elettrica di 1 coulomb è altissimo. I fisici hanno misurato la carica di elettroni(e)e hanno scoperto che: e = 1,60× 10-19 coulomb.
Si sa che il movimento degli elettroni è dovuto alla differenza di potenziale, ovvero la differenza di livello elettrico, che esiste agli estremi di un conduttore. Tale differenza di potenziale, o tensione, rappresenta la forza con cui vengono spinti gli elettroni attraverso un conduttore. L’ unità di misura della tensione è il volt(V) e lo strumento usato per misurarlo è il voltometro. Il volt di solito è molto conosciuto come unità di grandezza dell’ elettricità perché le pile e le lampadine sono espresse in volt e quindi se ne sente parlare molto.
La tensione di una pila stabilisce quanta spinta dare alla corrente elettrica. La facilità o meno dell’ attraversare un circuito elettrico da parte della corrente elettrica c’ è in ogni conduttore ed è chiamata resistenza elettrica. La sua unità di misura è l’ ohm(W) che rappresenta la resistenza della corrente di 1 ampere di un conduttore ai cui estremi viene applicata la tensione di 1 volt. La sua misura viene effettuata con uno strumento detto ohmetro.






LE LEGGI DI OHM
Leggi fisiche che definiscono il comportamento dei conduttori al passaggio di corrente elettrica. Enunciate dal fisico tedesco Georg Ohm tra il 1825 e il 1827, introducono una nuova grandezza fisica – la resistenza elettrica – e offrono un criterio di classificazione dei materiali in rapporto alla loro capacità di farsi attraversare dalla corrente.

La prima legge di Ohm afferma che la differenza di potenziale (tensione) applicata ai capi di un conduttore è direttamente proporzionale all’intensità di corrente che in esso circola; la costante di proporzionalità prende il nome di resistenza e rappresenta la tendenza di un conduttore a ostacolare il passaggio della corrente elettrica. In forma matematica, la prima legge di Ohm si scrive
ΔV = i R
in cui ΔV indica la differenza di potenziale, i l'intensità di corrente ed R la resistenza. Tale legge permette di determinare, ad esempio, che è necessaria una differenza di potenziale di 10 V (volt) per far circolare una corrente di 2 A (ampere) in un conduttore che ha la resistenza di 5 Ω.








LA SECONDA LEGGE DI OHM
Il valore della resistenza di un conduttore dipende dalle sue caratteristiche geometriche e dal materiale di cui è costituito; in particolare, per un conduttore di sezione costante, (come un filo di rame) è direttamente proporzionale alla lunghezza e inversamente proporzionale all'area della sezione. In termini matematici questa dipendenza, nota anche come seconda legge di Ohm, si scrive: R = r l/S, dove l rappresenta la lunghezza del conduttore, S la sua sezione ed r la resistività, un parametro caratteristico di ciascun materiale. In sostanza, la legge afferma che, per ottenere un conduttore efficiente, è necessario sceglierlo di un materiale a bassa resistività, e inoltre di forma allungata e di sezione ampia.







GLI EFFETTI DELL’ ELETTRICITA’
Sono due : effetto termico o effetto joule. Quando la corrente elettrica incontra una resistenza si crea del calore e grazie a questi studi adesso possiamo usufruire di elettrodomestici come il ferro da stiro o come il phone. Effetto chimico o elettrolisi.Il passaggio di corrente elettrica in una soluzione liquida produce un effetto che consiste nella dissociazione nei suoi componenti chimici delle molecole della sostanza disciolta nell’ acqua. La corrente dissocia il sale dell’ acqua in ioni Na+ e Cl-, che nella soluzione diventano cariche elettriche libere di muoversi. In poche parole Na+ si sposta verso il catodo(-) e Cl- verso l’ anodo(+). Questo è un esempio di elettrolisi fatto con l’ acqua ma si può fare con un sacco di soluzioni.