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Giampietro Paci, Fare Tecnologia 1

Giampietro Paci, Fare Tecnologia MACCHINE E APPARECCHI ELETTRICI 2

Giampietro Paci, Fare Tecnologia IERI E OGGI Cent’anni fa: la lampada elettrica e il bucato a mano Oggi: la lavatrice 3

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 4

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. 5

Giampietro Paci, Fare Tecnologia 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. 6

Giampietro Paci, Fare Tecnologia 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. 7

Giampietro Paci, Fare Tecnologia 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. 8

Giampietro Paci, Fare Tecnologia 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. 9

Giampietro Paci, Fare Tecnologia La corrente elettrica • L’elettricità risiede nell’atomo • Cos’è la corrente elettrica • Conduttori e isolanti • Tre grandezze della corrente • Potenza ed energia 10

Giampietro Paci, Fare Tecnologia 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. 11

Giampietro Paci, Fare Tecnologia 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. 12

Giampietro Paci, Fare Tecnologia 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. 13

Giampietro Paci, Fare Tecnologia 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. 14

Giampietro Paci, Fare Tecnologia 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). 15

Giampietro Paci, Fare Tecnologia Generatori di corrente • Pila • Accumulatore • Magnete • Alternatore 16

Giampietro Paci, Fare Tecnologia 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. 17

Giampietro Paci, Fare Tecnologia 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. 18

Giampietro Paci, Fare Tecnologia 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. 19

Giampietro Paci, Fare Tecnologia 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. 20

Giampietro Paci, Fare Tecnologia Apparecchi elettrici in casa • Lampade • Campanello elettrico • Ferro da stiro • Frullatore • Lavatrice 21

Giampietro Paci, Fare Tecnologia 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. 22

Giampietro Paci, Fare Tecnologia 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. 23

Giampietro Paci, Fare Tecnologia 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. 24

Giampietro Paci, Fare Tecnologia 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). 25

Giampietro Paci, Fare Tecnologia 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. 26

Giampietro Paci, Fare Tecnologia Sicurezza in casa • La scossa elettrica • Per evitare la scossa 27

Giampietro Paci, Fare Tecnologia 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. 28

Giampietro Paci, Fare Tecnologia 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. 29

Giampietro Paci, Fare Tecnologia Consumi elettrici • Potenza di un apparecchio • Potenza impegnata • Consumi bimestrali 30

Giampietro Paci, Fare Tecnologia 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. 31

Giampietro Paci, Fare Tecnologia 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. 32

Giampietro Paci, Fare Tecnologia 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. 33