Lavoro di tecnologia
Autore: Lorenzo
Classe 3 A
anno scol. 2007-08
Definizione di energia elettrica
Vantaggi e svantaggi
Conduttori e isolanti
Tensione elettrica
Leggi di Ohm
Circuiti elettrici e analogia idraulica
La pila di Volta e di Leclanché
La calamita e le sue proprietà
L’induzione elettromagnetica
L’alternatore e la dinamo
Il motore elettrico
Per “elettricità” si intendono fenomeni fisici in cui vi è l’intervento sia
statico che cinetico di cariche elettriche. Le cariche elettriche sono una
delle proprietà degli atomi. Ogni atomo è costituito da un nucleo, formato
da neutroni (di carica neutra) e protoni (di carica positiva), e da elettroni
(di carica negativa) che girano intorno al nucleo seguendo determinate
orbite.
VANTAGGI
É comoda da usare
Non produce residui o polveri
É facile da trasportare
Può essere ritrasformata facilmente
SVANTAGGI
Difficile da immagazzinare
Le vie per produrla sono inquinanti
Per conduttore si intende un corpo o una sostanza che
permette il passaggio di cariche elettriche nel corpo stesso.
Vi sono vari tipi di conduttori:
I buoni conduttori: i metalli, soprattutto argento, rame e
alluminio, il carbone, il suolo, i corpi umidi e l’acqua. Vi sono
anche soluzioni elettrolitiche ottenute dallo scioglimento in
acqua di un acido, di un idrossido o di un sale.
I semiconduttori come il germanio e il silicio, che vengono
usati per costruire i componenti elettronici.
Gli isolanti come il vetro, la porcellana, le materie
plastiche, la gomma, l’ambra, la seta, il cotone, il legno
asciutto e la carta secca.
I superconduttori, elementi chimici che a temperature
bassissime trasportano bene la corrente come la ceramica
YBCO formata da yttrio, bario, rame e ossigeno.
I gas sono isolanti ma diventano conduttori sotto l’azione di
forze elettriche molto intense.
La tensione elettrica in un campo
elettrico generico quantifica il lavoro
necessario per spostare una carica
(unitaria) tra i due punti estremi di una
curva σ. È la differenza di potenziale
elettrico presente fra due corpi che è
tanto più alta quanto maggiori sono le
cariche accumulate sui due oggetti.
Le leggi di Ohm sono necessarie per la costruzione di un impianto elettrico.
Esse indicano il legame tra tensione e corrente.
R=ſ•l:s
R=V/I
Dove:
Dove:
R sta per la resistenza elettrica
che il filo oppone al passaggio
della corrente;
ſ sta per la capacità di conduzione
che varia da conduttore a
conduttore;
I sta per l’intensità di corrente
che passa per il filo;
S sta per la sezione del filo
conduttore;
V sta per tensione elettrica o
voltaggio.
L sta per la lunghezza del filo
conduttore.
Un circuito elettrico può essere
paragonato a un circuito idraulico.
Ecco le analogie:
o Il generatore elettrico, che forma
differenza di potenziale, equivale ad
una pompa che mantiene il dislivello
nei serbatoi
o La corrente elettrica equivale al
flusso d’acqua che passa nei tubi
o L’interruttore svolge lo
compito di una saracinesca
o L’utilizzatore
turbina
è
uguale
stesso
a
una
La pila di Volta è una colonna di
elettrodi, cioè dischetti di rame e zinco,
intervallati a coppie da un cuscinetto di
feltro imbevuto in una soluzione acida.
Nello zinco gli elettroni si muovono più
velocemente di quelli del rame e così il
rame attira gli elettroni dello zinco
diventando negativo. Il feltro imbevuto
di un acido serve a ridare elettroni allo
zinco e a acquistare elettroni dal rame.
All’esterno della colonna c’è un filo
metallico che collega l’inizio della pila
di zinco con la fine della pila di rame,
per continuare il circuito e per creare
uno squilibrio di cariche.
La pila di Leclanché, o pila zinco-carbone, è
formata da un contenitore cilindrico di zinco,
l’elettrodo negativo, e un nucleo centrale di
carbone, l’elettrodo positivo. Il nucleo è
circondato da una mistura di biossido di
manganese e di grafite che assorbe
l’ossigeno che manomette il funzionamento
della pila. L’elettrolito è composto da cloruro
d’ammonio e cloruro di zinco. Il contenitore
di zinco è rivestito da una guaina di plastica
e da un lamierino, che evitano la fuoriuscita
dell’elettrolito in caso di corrosione dello
zinco. Vi è una variante della pila di
Leclanché, la pila alcalina, che utilizza
metalli alcalini come l’idrossido di potassio
come elettrolito.
La calamita è un oggetto di minerale ferroso,
spesso magnetite, capace di attrarre il ferro. La
calamita è formata da due parti: i poli
magnetici nord e sud. Quando i poli di due
magneti sono uguali, i magneti si respingono,
quando sono diversi si attraggono. La
calamita, se divisa a metà, forma altre due
calamite perché ogni calamita è formata da
“mini calamite”. Se si sospende una calamita a
mezz’aria questa si orienta in modo preciso: il
polo nord del magnete va verso il Nord
geografico e il polo sud va verso il Sud
geografico. Inoltre un magnete provoca un
campo magnetico e delle linee di forza su cui
avvengono i fenomeni magnetici come
l’attrazione e la repulsione di due magneti.
L’induzione elettromagnetica è un
fenomeno fisico che consiste nella
generazione di corrente elettrica
attraverso la dinamicità di un filo
conduttore all’interno di un campo
magnetico. Questa affermazione fu
verificata con gli esperimenti di Faraday,
che fece muovere un filo conduttore in
mezzo a un magnete e un magnete ai
fianchi del filo conduttore. Sull’induzione
elettromagnetica si basano i generatori
di corrente, dalla dinamo agli alternatori
delle centrali elettriche.
L’alternatore è
un’apparecchiatura in cui un
grande numero di spire
ruotano all’interno di un campo
magnetico prodotto da
elettromagneti fissi, gli statori.
Le spire che ruotano sono
sistemate su un albero
rotante, il rotore, che, facendo
continuamente allontanare e
avvicinare i poli
dell’elettromagnete, provoca il
continuo cambio di verso della
corrente elettrica.
Una dinamo è una macchina elettrica rotante per la trasformazione di lavoro
meccanico in energia elettrica, sotto forma di corrente continua assumendo
la funzione di trasduttore. Funziona come un alternatore, ma la tensione di
uscita è più o meno costante a causa delle parti, suddivise in molte sezioni,
che prelevano la corrente solo nel momento di massima induzione.
Col termine motore elettrico si
definisce una macchina elettrica in cui
la potenza di ingresso è di tipo elettrico
e quella di uscita è di tipo meccanico,
assumendo la funzione di attuatore.
Nel motore a corrente continua
l’elettromagnete, costituito da una
spira, tende ad allinearsi con quello del
magnete fisso, con poli opposti
affacciati. Invertendo la corrente della
spira, si invertirebbe la direzione di
rotazione.