ELETTRICIT 1 La corrente elettrica Lelettricit risiede nellatomo

ELETTRICITÀ 1

La corrente elettrica • L’elettricità risiede nell’atomo • Cos’è la corrente elettrica • Vantaggi e svantaggi • Conduttori e isolanti • Tre grandezze della corrente • Potenza ed energia 2

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. 3

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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. 5

Vantaggi e svantaggi Vantaggi: • È un’energia comoda e facile da usare • È un’energia pulita • Si può trasportare con relativa facilità • Può essere trasformata facilmente in altre forme di energia Svantaggi • La produzione di elettricità partendo da altre fonti energetiche comporta una notevole perdita di energia. • L’elettricità non può essere convenientemente accumulata • Il trasporto dell’elettricità comporta una notevole perdita energetica 6

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. 7

Il circuito elementare Un circuito elementare è costituito da: Un generatore di corrente, Un apparecchio utilizzatore, I fili conduttori di collegamento, Un interruttore. 8

Tre grandezze della corrente (legge di Ohm) Intensità di corrente L’intensità di corrente unitaria corrisponde al passaggio di 6 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. 9

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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). 14

Generatori di corrente • Pila • Accumulatore • Alternatore 15

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. 16

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. 17

Alternatore L’alternatore è una macchina rotante che, quando gira, genera corrente alternata. La dinamo delle biciclette è un piccolo generatore 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. 18

Gli effetti della corrente elettrica • Effetto luminoso • Effetto termico • Effetto magnetico • Effetto meccanico • Effetto chimico • Effetto fisiologico 19

Effetto luminoso 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. 20

Effetto termico 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. 21

Effetto magnetico 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. 22

Effetto meccanico 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). 23

Pila Effetto chimico 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. 24

La scossa elettrica Effetto fisiologico È l’azione che l’elettricità può compiere su un organismo vivente. 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. 25

Sicurezza in casa • La scossa elettrica • Per evitare la scossa 26

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. 27

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. 28

Consumi elettrici • Potenza di un apparecchio • Potenza impegnata • Consumi bimestrali 29

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. 30

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. 31

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. 32

Tipi di circuito • Circuito in serie • Circuito in parallelo 33

Il 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. 34

Il 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. 35

Di che cosa sono fatti i fulmini? I fulmini si generano quando tra le nuvole e la terra si stabiliscono tensioni di molti milioni di volt. Sono correnti elettriche (chiamate correnti di scarica) che attraversano l’aria. 36

La scarica elettrica Nelle correnti di scarica si ha la ionizzazione degli atomi contro cui urtano gli elettroni: gli atomi perdono un elettrone e diventano ioni positivi. Queste cariche, appena formate, sono accelerate dal campo elettrico e urtano altri atomi, ionizzandoli a loro volta. è dovuta sia a cariche La corrente elettrica di scarica negative, sia a cariche positive. 37

Il tubo al neon (1) Un tubo al neon contiene un gas a bassa pressione, che emette luce quando è attraversato da una corrente elettrica. 38

Il tubo al neon (2) Il colore della luce dipende dalle caratteristiche dell’atomo di cui è fatto il gas. Per esempio, il gas neon emette luce rossa, mentre l’argon emette luce violetta. 39

Modelli di progetti 40

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