Elettricità - Introduzione e legge di Ohm

L’energia elettrica che utilizziamo è ottenuta dalla trasformazione di altre forme di energia (chimica, solare, nucleare…): per questo, è definita un’energia secondaria. Le caratteristiche dell’energia elettrica: - Innanzitutto, è comoda da usare; occorre solamente premere un interruttore ed è subito disponibile; - Inoltre, è pulita perché non produce polveri o residui di consumo; - Può essere trasportata a grande distanza dal luogo di produzione; - Ha la possibilità di essere facilmente ritrasformata in energia meccanica; - Però, l’energia elettrica è difficile da immagazzinare; i dispositivi che assolvono a questa funzione (gli accumulatori elettrici) sono ingombranti e costosi.

La struttura di un nucleo

I materiali conduttori sono quelli che lasciano passare corrente elettrica, invece, i materiali conduttori sono quelli che non la lasciano passare. Degli esempi di materiali conduttori sono il rame, l’argento, i metalli e l’alluminio; invece, esempi di materiali isolanti sono il vetro, la gomma, le materie plastiche, il cotone, il legno asciutto e la carta secca. Dato che, due cariche uguali si rispingono e due cariche diverse si attirano, se si volesse trasportare altri elettroni dal secondo corpo al primo, occorrerebbe vincere una forza contraria e quindi spendere una certa energia. Si dice allora che tra i due oggetti esiste una tensione elettrica (volt). Se vengono collegati i due oggetti con un filo conduttore, gli elettroni cominciano a scorrere lungo il filo per spostarsi da un corpo all’altro, ristabilendo l’equilibrio elettrico (ampere). Il generatore elettrico è un dispositivo che tiene costante la tensione fra i due oggetti. La legge di Ohm La legge di Ohm afferma che: la corrente che passa in un filo conduttore e la tensione elettrica tra le due estremità del filo sono direttamente proporzionali tra loro. V= I x R Tensione= Corrente elettrica x Resistenza La resistenza elettrica di un filo conduttore dipende: - dal materiale con cui il filo è costruito: l’argento, il rame e l’alluminio sono i metalli che oppongono la resistenza minore; - dalla lunghezza e dalla sezione del filo: un filo lungo oppone maggiore resistenza che uno corto, come un filo sottile oppone maggiore resistenza che uno grosso.

I circuiti elettrici

Esistono due tipi di circuiti elettrici: quello in serie e quello in parallelo. · I circuiti elettrici in serie hanno una o più lampandine collegate, che sono percorse dalla stessa corrente. La caratteristica principale del circuito in serie è che se si spegne una lampadina, anche l’altra si spegne; · I circuiti elettrici in parallelo hanno la stessa tensione ai due capi delle lampadine: quella della pila. Qui, se una delle due lampadine si spegne, l’altra continua uguarmente a funzionare.

Pile e accomulatori

Le pile sono dei generatori elettrici che utilizzano reazioni chimiche per ottenere energia elettrica. Una pila è formata da due elementi metallici (elettrodi) costituiti da sue sostanze diverse, immersi in una soluzione chimica (elettrolito). Esistono molti tipi diversi di pile, a seconda della natura dei metalli utilizzati negli elettrodie dell’elettrolito. Per alimentare degli apparecchi portatili, si usano le pile a secco. La tensione prodotta da una pila è compresa tra 1 e 2 volt. La quantità totale di corrente che una pila è in grado di erogare si misura in amperora. Alcuni tipi di pile, hanno una funzione reversibile, perché facendo scorrere una corrente eettrica in verso opposto a quella che la pila genera, si provocano reazioni chimiche inverse a quelle di funzionamento. Questi tipi di pile, sono generalmente chiamati accumulatori, o pile ricaricabili. Un tipo molto diffuso di accomulatore è quello di piombo, usato in tutte le automobili: la batteria. In questo accomulatore, gli elettrodi sono l’uno in piombo e l’altro in ossido di piombo, mentre l’elettrolito è acido solforico diluito.

L’impianto elettrico domestico

- Il contatore consente di misurare l’energia assorbita nel tempo dell’utilizzatore dell’impianto. Il contatore è seguito da un interruttore automatico, che ha lo scopo di interrompere il circuito in presenza di un assorbimento di potenza elettrica, superiore a quella prevista nel contratto di fornitura. - L’interrutore automatico di protezione serve anche come interruttore generale per l’impianto e che si apre automaticamente quando la corrente che lo percorre è anomala. Gli interruttori automatici incorporano tre diversi congegni di intervento: · uno magnetico, che entra in azione velocemente quando la corrente raggiunge valori molto elevati e pericolosi per la sicurezza di tutto l’impianto, cioè in caso di cortocircuito, · uno termico, più lento ad entrare in azione e che interviene quando la corrente supera la corrente nominale per cui è stato costruito l’interruttore automatico; · un sistema differenziale, che provoca l’apertura dell’interruttore quando le correnti che percorrono i due fili di ingresso dell’impianto differiscono tra loro più di 0,03 ampere. Questo tipo di interruttore, è indicato anche con il nome di “salvavita”.

I cavi elettrici

La corrente passa attraverso cavi elettrici costituiti con fili conduttori di rame, rivestiti di materiale isolante. Oltre ai due fili che portano l’energia, occorre anche il conduttore di terra, contraddistinto dai colori giallo-verde e costituito da paletti metallici profondamente infissi nel terreno predisposta allo momento stesso della costruzione dell’edificio. I fili elettrici sono generalmente disposti dentro tubi protettivi di materiale plastico, incassati nei muri. I tubi fanno capo alle diverse scatole di derivazione e a quelle che portano gli apparecchi di comando o le prese.