Giampietro Paci, Fare Tecnologia
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Giampietro Paci, Fare Tecnologia
MACCHINE E APPARECCHI
APPARECCHI
ELETTRICI
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Giampietro Paci, Fare Tecnologia
IERI E OGGI
Cent’anni fa:
la lampada elettrica e il bucato
a mano
Oggi:
la lavatrice
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Giampietro Paci, Fare Tecnologia
Cos’è un apparecchio elettrico
•
Osserviamo quattro tipi di apparecchio
•
Macchine e apparecchi elettrici
•
Verifiche sul circuito elementare
•
Verifiche sul circuito in parallelo
•
Verifiche sul circuito in serie
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Giampietro Paci, Fare Tecnologia
Osserviamo quattro tipi di apparecchio
Un circuito elementare è
costituito da: un generatore
di corrente, un apparecchio
utilizzatore, i fili conduttori
di collegamento.
La resistenza è un filo (o
una barretta), cattivo
conduttore di elettricità.
L’elettromagnete è un filo
di rame arrotolato su un
rocchetto con un nucleo di
ferro all’interno.
Il motore da modellismo è
formato da due magneti
curvi dentro cui può ruotare
un elettromagnete.
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Macchine e apparecchi elettrici
Motori, generatori e trasformatori elettrici: motori o generatori a corrente
alternata o continua, gruppi elettrogeni, trasformatori elettrici.
Apparecchiature per la distribuzione e il controllo dell’elettricità: spine,
interruttori, pannelli, fusibili, limitatori di tensione ecc.
Fili e cavi isolati: fili, cavi e altri conduttori isolati, dotati o meno di connettori.
Pile e accumulatori elettrici: pile e accumulatori elettrici, comprese le
batterie per autoveicoli.
Apparecchiature per illuminazione e lampade elettriche: lampade a
incandescenza o a scarica, a raggi ultravioletti o ultrarossi, lampadari ecc.
Apparecchiature elettriche per motori e veicoli: magneti e bobine di
accensione, motorini di avviamento, fari, clacson ecc.
Altre apparecchiature elettriche: semafori, elettromagneti, suonerie ecc.
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Verifiche sul circuito elementare
Per montare il circuito
della foto occorrono:
una pila da 4,5 volt, una
lampada da 4,5 volt, un
interruttore, filo elettrico.
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Verifiche sul circuito in parallelo
Per montare questo circuito occorrono: una pila
da 4,5 volt, tre lampade da 4,5 volt, tre
interruttori, filo elettrico.
Ogni apparecchio è collegato con una linea
indipendente (in parallelo) alla linea di
alimentazione e funziona alla tensione del
generatore.
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Verifiche sul circuito in serie
Per montare questo circuito occorrono: una pila
da 4,5 volt, tre lampade da 1,5 volt, tre
interruttori, filo elettrico.
Ogni apparecchio è collegato in fila con gli altri
(in serie) sulla linea di alimentazione e la
tensione del generatore è divisa tra le singole
lampade.
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La corrente elettrica
•
L’elettricità risiede nell’atomo
•
Cos’è la corrente elettrica
•
Conduttori e isolanti
•
Tre grandezze della corrente
•
Potenza ed energia
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L’elettricità risiede nell’atomo
Struttura dell’atomo: al centro c’è il
nucleo formato da protoni e neutroni
ben legati tra di loro; lontano dal
nucleo si trovano gli elettroni.
In ogni atomo i protoni, dotati di
carica elettrica positiva, attraggono
gli elettroni, di carica negativa, con
una forza elettrica. L’elettricità è
quindi la “colla” che tiene insieme
l’atomo.
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Cos’è la corrente elettrica
Cavo di rame scollegato: l’interno
del metallo è formato dai nuclei degli
atomi e dai loro elettroni. E’
disegnato però solo un elettrone
libero che si sposta tra i nuclei
rimanendo però nella stessa zona.
Cavo di rame collegato al
generatore: il filo di rame è collegato
con una pila e una lampadina;
l’elettrone si muove quindi a zig zag
verso il morsetto positivo della pila, dal
quale è attratto.
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Conduttori e isolanti
Conduttori: sono i materiali che si lasciano attraversare con facilità dalla
corrente elettrica, come i metalli, le soluzioni elettrolitiche (per esempio
acqua e sale) e i gas ionizzanti (come all’interno dei tubi al neon).
Isolanti: sono la ceramica, il vetro, la gomma, le materie plastiche, il legno
secco, l’olio e altre sostanze che impediscono il passaggio della corrente
elettrica.
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Tre grandezze della corrente (legge di Ohm)
Intensità di corrente
L’intensità di corrente
unitaria corrisponde al
passaggio di 6 miliardi
di miliardi di elettroni al
secondo attraverso una
sezione del circuito; si
misura in ampere (A).
Tensione
La tensione elettrica è il
dislivello elettrico a cui
vengono mantenuti gli
elettroni e si misura in
volt (V). Questo
dislivello è creato dal
generatore di corrente.
Resistenza
E’ la capacità di un
conduttore di opporsi al
passaggio di corrente; si
misura in ohm (Ω) e
dipende dal materiale,
dalla sezione e dalla
lunghezza del conduttore.
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Potenza ed energia
Potenza (watt): si
calcola moltiplicando
l’intensità della corrente
che attraversa il
filamento per la tensione
alla quale è sottoposta.
Energia (wattora):
l’energia consumata da
un apparecchio è
misurata dalla sua
potenza moltiplicata per
il tempo di
funzionamento (ore).
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Generatori di corrente
•
Pila
•
Accumulatore
•
Magnete
•
Alternatore
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Pila
Pila normale
E’ formata da tre parti principali:
- il contenitore cilindrico di zinco è il
polo negativo (-);
- l’elettrolita è la pasta nerastra con sali
di ammoniaca che riempie il
contenitore;
- il bastoncino di carbone affondato
nella pasta è il polo positivo (+).
Pila alcalina: è una pila a lunga durata.
Pile in serie: se si collegano in serie
più pile da 1,5 volt, si ottengono
tensioni multiple.
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Accumulatore
L’accumulatore
accumula energia
elettrica sotto forma di
energia chimica e la
eroga a un utilizzatore.
Questo processo di
carica e di scarica può
essere ripetuto molte
volte.
La prima figura mostra
un accumulatore per
automobile formato da
sei celle.
La seconda figura
mostra una singola
cella.
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Magnete
Il magnete è un corpo di ferro
che è stato magnetizzato e
genera attorno un campo
magnetico.
I due poli: le estremità di un
magnete si chiamano poli e
sono detti polo nord (N) e polo
sud (S). Poli dello stesso tipo si
respingono, poli di tipo diverso
si attraggono.
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Alternatore
L’alternatore è una macchina rotante che,
quando gira, genera corrente alternata.
La dinamo delle biciclette è un piccolo
alternatore costituito da:
- un rotore, magnete cilindrico con quattro
poli Nord e quattro poli Sud;
- uno statore, costituito da otto piastre di
ferro a contatto con un rocchetto di filo di
rame con moltissimi elettroni liberi;
- una lampadina, collegata col filo di rame.
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Apparecchi elettrici in casa
•
Lampade
•
Campanello elettrico
•
Ferro da stiro
•
Frullatore
•
Lavatrice
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Lampade
Lampada comune: dura circa
1000 ore di accensione, costa
poco ma è poco efficiente, cioè
consuma molto rispetto alla
luce che emette.
Lampada a fluorescenza:
dura circa 8000 ore di
accensione, è più costosa ma
è molto efficiente, cioè
consuma poco rispetto alla luce
che emette.
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Campanello elettrico
Il campanello è formato da una parte meccanica (campana metallica e
martelletto) e da un circuito elettrico con un elettromagnete.
Funzionamento: premendo il pulsante l’elettromagnete si magnetizza,
attira la lamina e il martelletto batte sul campanello; allo stesso tempo si
interrompe il contatto con la vite, l’elettromagnete si smagnetizza e la
lamina flessibile torna nella posizione di partenza.
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Ferro da stiro
Il ferro da stiro è
costituito da:
- il manico con attacco
del filo elettrico e
pulsanti per il vapore;
- il serbatoio dell’acqua;
- la piastra, dotata di
fori per l’uscita del
vapore.
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Frullatore
Il frullatore è formato da
tre elementi:
- il basamento che
contiene il motore con la
parte elettrica e l’albero
motore;
- il bicchiere dotato sul
fondo di un utensile
formato da sei fruste di
metallo;
- il motore formato da
due pezzi: la parte fissa
(statore) e la parte
rotante (rotore).
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Lavatrice
La parte interna
contiene la grossa
vasca cilindrica in cui si
trova il cestello per gli
indumenti. Il cestello è
azionato da una grossa
puleggia (ruota)
collegata al motore
elettrico. Dentro la
vasca c’è la serpentina
elettrica con la
resistenza e il
termostato.
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Sicurezza in casa
•
La scossa elettrica
•
Per evitare la scossa
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La scossa elettrica
Contatto diretto:
la persona sta
sistemando la presa
senza avere staccato
l’interruttore generale e
per errore tocca i cavi.
Contatto diretto:
la donna tocca un filo
scoperto in tensione
senza saperlo; se le
suole sono di gomma
non prende la scossa.
Contatto indiretto:
il ragazzo tocca la
lavatrice che è in
tensione per un cavo
elettrico difettoso a sua
insaputa.
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Per evitare la scossa
Non tenere apparecchi
elettrici sul bordo della
vasca o lavandino.
Non impugnare
l’asciugacapelli con le
mani bagnate.
Non toccare la vite
metallica del
portalampada per
cambiare una lampadina.
Non avvolgere il filo sul
ferro da stiro caldo.
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Consumi elettrici
•
Potenza di un apparecchio
•
Potenza impegnata
•
Consumi bimestrali
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Potenza di un apparecchio
La tabella mostra i
consumi approssimativi
dei vari apparecchi:
- gli apparecchi con
resistenza richiedono
molta energia;
- gli apparecchi con solo
motore consumano
molto meno;
- gli apparecchi “luce e
suono”, assorbono
poca potenza.
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Potenza impegnata
La potenza impegnata
è quella disponibile in
ogni appartamento in
base al contratto con
la Società Elettrica.
Essa è riportata anche
sulla bolletta
bimestrale.
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Consumi bimestrali
Scaldabagno elettrico: è l’apparecchio che più incide sui consumi; è
meglio scegliere un modello di dimensioni non eccessive.
Lavatrice: i consumi riguardano soprattutto l’energia necessaria per
scaldare l’acqua. Utilizzare la lavatrice a pieno carico e preferire i
programmi di lavaggio a temperature non elevate.
Lavastoviglie: i consumi dipendono soprattutto dall’energia per scaldare
l’acqua. Utilizzare la lavastoviglie solo a pieno carico.
Frigorifero: scegliere un modello di dimensioni adeguate.
Illuminazione: non tenere le lampade accese inutilmente.
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