L’Elettricità
Le forze
elettriche
In natura esistono due forme di
elettricità: quella negativa e quella
positiva. Queste due energie si
attraggono fra loro, mentre lo
stesso tipo d’energia si respinge.
Esistono due modi per elettrizzare
un oggetto: per strofinio e per
induzione.
L’elettrizzazione per
strofinio
L’elettrizzazione per strofinio avviene
quando un oggetto composto da una
sostanza che ha delle determinate
capacità elettriche viene strofinato
contro un altro e le cariche negative
passano da un corpo all’altro e in seguito
se si avvicina l’oggetto carico
negativamente a un altro leggero il primo
attira a sé il secondo. Non tutti gli oggetti
però hanno questa capacità, ad esempio i
metalli al contrario della plastica non
possono attirare nessun oggetto.
L’elettrizzazione per
induzione
L’elettrizzazione per induzione avviene quando
un oggetto elettricamente neutro si trova
all’interno di un campo elettrico e le cariche
all’interno si ridistribuiscono in base all’oggetto
che avvicini. Se avvicini un oggetto carico
negativamente, le cariche negative interne al
campo elettriche vengono respinte mentre
quelle positive vengono attratte e i due oggetti
si attirano. Se invece avvicini un oggetto carico
positivamente succede il contrario. Il campo
elettrico è dovuto a un oggetto elettrizzato
che attorno a sé crea un forza elettrica pronta
ad agire su altri oggetti.
L’Origine
dell’Elettricità
Nel 900 alcuni fisici scoprirono che gli
atomi, le particelle che compongono la
materia, sono formate da particelle ancora
più piccole. In particolare vicino al nucleo
degli atomi ci sono gli elettroni, che
determinano il comportamento chimico
degli elementi e trasportano l’elettricità.
Gli elettroni sono l’elettricità negativa
mentre i protoni quella positiva. Solo gli
elettroni hanno la capacità di muoversi e
trasportare energia mentre i protoni no.
La scoperta dei fisici del 900
Conduttori e
Isolanti
Gli elettroni
però non si muovono
facilmente in tutti gli elettroni. Per
questo gli oggetti vengono classificati in
due categorie: isolanti e conduttori.
Negli isolanti le cariche elettriche si
muovono con difficoltà alcuni esempi
sono: la plastica, il vetro, il legno, la
ceramica e la gomma. Nei conduttori le
cariche elettriche si spostano con
facilità come i metalli, la Terra e il
nostro corpo.
La corrente
La corrente elettrica si ha quando un
conduttore è percorso da un flusso di
elettroni. Per avere un flusso di elettroni ci
deve essere una differenza di potenziale
elettrico, detta tensione elettrica. Quando c’è
tensione elettrica gli elettroni all’interno di un
conduttore si spostano per cercare di
annullare questa differenza e si ha la
corrente. Per mantenere la corrente si ha
bisogno di un generatore di tensione che
mantenga la differenza di potenziale elettrico
tra le due estremità del conduttore.
La pila di Volta
Il primi generatore di tensione è stato costruito
da Alessandro Volta nell’Ottocento. Volta costruì
una pila alternando dischetti di due metalli
diversi, rame e zinco, separati da un panno
imbevuto di una soluzione di acido solforico.
Grazie alle reazioni chimiche che avvengono sulle
superfici di contatto con la soluzione, i due
metalli tendono a caricarsi uno
negativamente(zinco) e uno positivamente(rame).
Tra ogni coppia di dischi si forma cos’ una
differenza di potenziale. I contributi delle
diverse coppie si sommano e danno origine a una
tensione più alta alle due estremità della pila
chiamate elettrodi.
I circuiti elettrici
Quando si dispone di un generatore di
tensione si può creare un circuito elettrico.
Se si collegano con un filo conduttore i due
elettrodi del generatore, il filo viene
attraversato da una corrente di elettroni che
si muovono dall’elettrodo negativo
all’elettrodo positivo. Questa corrente
elettrica può essere sfruttata inserendo lungo
il filo un utilizzatore, ad esempio una
lampadina. Nei circuiti di solito è presente
anche un interruttore che permette di
interrompere il flusso di corrente o di
ripristinarlo.
La Resistenza
Ogni conduttore al passaggio della corrente elettrica
oppone una certa resistenza. La resistenza è dovuto
all’attrito tra gli elettroni e gli atomi del reticolo del
conduttore.
La resistenza dei conduttori, come tutti gli attriti, libera
calore facendo aumentare l’agitazione termica degli atomi.
Questo fenomeno viene chiamato effetto Joule e grazie ad
esso il filamento metallico delle lampadine elettriche
diventa velocemente incandescente al passaggio della
corrente elettrica ed emette la luce. Una lampadina inserita
in un circuito emette più luce se l’intensità della corrente
che attraversa il suo filamento aumenta. Quindi eseguendo
alcuni esperimenti si è scoperto che: l’intensità della
corrente cresce al crescere della tensione elettrica, la
resistenza dei conduttori aumenta con la loro lunghezza, un
filo conduttore a parità di lunghezza ha resistenza minore e
che non tutti i conduttori hanno la stessa resistenza.
Le leggi di Ohm
Questi concetti si riassumono nelle leggi di Ohm scoperte
nell’Ottocento dal fisico tedesco Ohm.
La prima legge di Ohm afferma che l’intensità di corrente
in un conduttore è direttamente proporzionale alla
tensione elettrica applicata ai due capi del conduttore e
inversamente proporzionale alla resistenza del
conduttore.
Quindi se la resistenza è R, l’intensità di corrente è i e la
tensione elettrica è V avremo la prima legge di Ohm che
dice:
i = V : R
Automaticamente avremo anche la formula inversa per
trovare la tensione elettrica:
V = R x i
La formula inversa per trovare la resistenza:
R = V : i