L'elettricità: dalle origini antiche alla moderna società industriale

In questo appunto viene riportata cos'è l'elettricità, cosa si intende per corrente elettrica, come viene misurata l'intensità, quali sono gli strumenti utilizzati e quali sono gli usi più comuni.

Quali sono le origini dell'elettricità?

La scoperta dell’elettricità non è recente, ma ha origini molto antiche. Le popolazioni che vivevano lungo le coste del Mediterraneo sapevano che alcuni oggetti, se strofinati su determinati materiali, potevano attirare altri oggetti più leggeri come le piume. Infatti si narra che un pastore greco strofinò un pezzo di ambra, una sostanza di vetro di colore giallo, sulla lana di una pecora probabilmente con l’intenzione di pulirla. Non appena appoggiò l’ambra a terra si accorse che questa aveva la capacità di attrarre a sé piccoli frammenti di legno. Così il pastore provò a strofinare di nuovo il pezzo d’ambra su tessuti e pelli e vide che, dopo ogni strofinio acquistava la capacità di attirare foglie secche ed altri corpi leggeri.

Anche il filosofo Talete tentò di studiare l’elettricità intorno al 600 a.C. Egli sosteneva che era proprio l'attrito che rendeva l'ambra magnetica, diversamente da minerali come la magnetite che non aveva bisogno di sfregamento.

Anche ai giorni nostri, lo stesso fenomeno si verifica se strofiniamo una biro di plastica su una maglia di lana e poi la avviciniamo a dei pezzetti di carta La forza attrattiva è stata attribuita la parola “elettricità” che deriva dalla parola di origine greca elektron cioè “ambra”. Sembra che questa parola sia stata coniata dal filosofo greco Talete.

Fenomeni elettrici e magnetismo

L'elettricità è uno strumento fondamentale per la vita di tutti giorni, diventata indispensabile soprattutto alla fine del XXI secolo. Essa alimenta la tecnologia come i cellulari, computer, luci, saldatori e condizionatori d'aria e tanti altri oggetti. L'elettricità è definita come l'insieme dei fenomeni fisici associati alla presenza e al movimento della materia grazie alle cariche elettriche. La carica elettrica è una caratteristica basilare della materia ed è mossa dalle particelle elementari. Nell'elettricità la particella coinvolta è l’elettrone che porta una carica negativa. Le diverse manifestazioni dell'elettricità derivano dall'accumulo o dal movimento di un numero di elettroni.

L'elettricità è collegata al magnetismo perché entrambi fanno parte del fenomeno dell'elettromagnetismo, come descritto da Maxwell. Esistono numerose manifestazioni naturali e non solo sono strettamente correlate ai fenomeni elettrici come ad esempio i fulmini, elettricità statica, riscaldamento elettrico, scariche elettriche e molti altri.

La presenza di una carica elettrica, positiva o negativa, andrà a produrre il cosiddetto campo elettrico. Quando una carica entra in relazione con un campo elettrico diverso da zero, andrà ad agire una sulla carica stessa. L'essenza di questa forza è data dalla legge di Coulomb. L’elettricità è molto versatile e questa caratteristica fa sì che può essere utilizzata per numerose applicazioni come i trasporti, riscaldamento, illuminazione, comunicazioni e calcolo. Oggi l'energia elettrica rappresenta il centro della moderna società industriale.

Corrente elettrica e misurazione

Il movimento della carica elettrica forma la corrente elettrica, la cui intensità è misurata in ampere. Lo strumento che misura l’intensità di corrente è amperometro. La corrente elettrica può fluire attraverso le cose, conduttori elettrici, ma non riesce a scorrere attraverso un isolante elettrico.

Di solito viene definita una corrente positiva quando ha la stessa direzione del flusso di qualsiasi carica positiva che contiene, o fluire dalla parte più positiva di un circuito alla parte più negativa. La corrente definita in questo modo è chiamata corrente convenzionale. Poi in base alle condizioni, una corrente elettrica può consistere in un flusso di particelle cariche in entrambe le direzioni, o anche in entrambe le direzioni contemporaneamente. La convenzione positivo-negativo è molto utilizzata per semplificare questa situazione.

Nelle applicazioni ingegneristiche ma anche in quelle domestiche, la corrente è descritta come corrente continua, indicata con CC, oppure come corrente alternata, indicata con CA. In entrambi i casi si riferiscono alla possibilità di variazione nel tempo della corrente varia nel tempo. La corrente continua, che può essere prodotta da una batteria, è un flusso unidirezionale dalla parte positiva di un circuito a quella negativa. Invece la corrente alternata è una corrente che cambia continuamente la direzione.  

Produzione e distribuzione di elettricità

La creazione di elettricità si verifica attraverso un processo di trasformazione dell'energia meccanica in elettricità. Esistono dei dispositivi, come turbine a vapore o a gas, che vengono utilizzati per generare energia meccanica che verrà poi inviata ai generatori elettrici per produrre elettricità. L'elettricità può essere fornita anche da altre fonti come batterie elettriche o da altri mezzi. L'energia elettrica è fornita alle imprese e alle case direttamente dall'industria dell'energia elettrica. L'elettricità prodotta poi viene venduta al kilowattora, che è il prodotto della potenza in kilowatt per il tempo di funzionamento espresso in ore. Diversamente dai combustibili fossili, l'elettricità è una forma di energia a bassa entropia e può essere convertita in movimento o in molte altre forme di energia.