Lelettricit Presentazione di Mattia biglioli Andrea dAURIA Storia
L’elettricità Presentazione di: Mattia biglioli Andrea d’AURIA
Storia dell’ elettricità Antichità e medioevo I primi studi dei fenomeni risalgono probabilmente al filosofo greco Talete (600 a. C. ), che studiò le proprietà elettriche dell'ambra, la resina fossile che se viene sfregata attrae altri pezzetti di materia: il suo nome greco era electron, e da questo termine deriva la parola «elettricità» . I greci antichi compresero che l'ambra era in grado di attrarre oggetti leggeri, come i capelli, e che un ripetuto strofinio dell'ambra stessa poteva addirittura dare origine a scintille. Nel 1629 Niccolò Cabeo e Francis Hauksbee descrissero i fenomeni dell'attrazione e repulsione elettrica. Nel giugno del 1752, Benjamin Franklin, a compimento delle sue indagini e teoria sui fenomeni elettrici, condusse il celebre e pericolosissimo esperimento dell'aquilone durante un temporale. A seguito di questi esperimenti, Franklin inventò il parafulmine e stabilì la relazione sussistente tra il fulmine e l'elettricità. Anche se molti sono convinti che con il suo esperimento dell'aquilone in mezzo a una tempesta Franklin sarebbe restato fulminato, è stato dimostrato che la corda, anche bagnata, è un pessimo conduttore.
elettricità Col termine elettricità si fa riferimento genericamente a tutti i fenomeni fisici su scala macroscopica che coinvolgono una delle interazioni fondamentali, la forza elettromagnetica, con particolare riferimento all'elettrostatica. A livello microscopico, tali fenomeni sono riconducibili all'interazione tra particelle cariche su scala molecolare: i protoni nel nucleo di atomi o molecole ionizzate, e gli elettroni. I tipici effetti macroscopici di tali interazioni sono le correnti elettriche e l'attrazione o repulsione di corpi elettricamente carichi. L'elettricità è responsabile di ben noti fenomeni fisici come il fulmine o l'elettrizzazione, e rappresenta l'elemento essenziale di alcune applicazioni industriali come l'elettronica e l'elettrotecnica attraverso segnali elettrici. Divenuta contemporaneamente il più diffuso mezzo di trasporto per l'energia nelle reti elettriche e uno dei più diffusi mezzi di trasporto per l'informazione nelle telecomunicazioni(comunicazioni elettriche), l'elettricità è diventata il simbolo del mondo moderno: illumina le abitazioni , fa funzionare le fabbriche e rende vicini i popoli più lontani. Storia elettricità
Carica elettrica La carica elettrica è una di quelle entità che può essere misurata ed utilizzata. Un oggetto dotato di una carica elettrica esercita una forza a una certa distanza su un altro oggetto avente una carica elettrica. Contrariamente alla forza di gravità, la quale fa sì che un oggetto ne attragga un altro, gli oggetti con una carica elettrica possono sia attrarsi sia respingersi l'un l'altro. Gli esperimenti dimostrano che vi sono due diversi tipi di carica elettrica. Il primo di questi è denominato carica positiva o +. Il secondo è la carica negativa o -.
Carica positiva e negativa La carica elettrica è una grandezza fisica dotata di segno, che indica una proprietà della materia. Ogni singolo atomo è elettricamente neutro: il numero di protoni e il numero di elettroni si equivale, e quindi la carica netta di ogni singolo atomo è 0; ma in alcuni casi è possibile aggiungere o togliere uno o più elettroni a un atomo: se vengono tolti all’atomo un po’ di elettroni, questo avrà un eccesso di protoni e sarà quindi carico positivamente (ione positivo), mentre se aggiungiamo degli elettroni l’atomo risulterà carico negativamente (ione negativo)
Elettrone L'elettrone è una particella subatomica con carica elettrica negativa che si ritiene essere una particella elementare. Gli elettroni, insieme ai protoni e ai neutroni, sono componenti degli atomi e, sebbene contribuiscano alla massa totale dell'atomo per meno dello 0, 06%, ne caratterizzano sensibilmente la natura e ne determinano le proprietà chimiche: il legame chimico covalente si forma in seguito alla condivisione di elettroni tra due o più atomi
Protoni Il protone è una particella subatomica composta dotata di carica elettrica positiva. Costituisce il nucleo assieme al neutrone, con il quale si trasforma continuamente mediante l'emissione e l'assorbimento di pioni. In quanto formato da quark il protone appartiene alla famiglia degli adroni e in particolare al gruppo dei barioni. Avendo spin semi-intero è un fermione. Può esistere libero o legato in un nucleo atomico.
Neutroni Il neutrone è una particella subatomica costituita da un quark up e due quark down, con carica elettrica netta pari a zero
elettromagnetismo Con il termine elettromagnetismo si indica la branca della fisica classica che studia l'interazione elettromagnetica. L'elettromagnetismo costituisce una teoria fondamentale che ha permesso di spiegare fenomeni naturali come l'elettricità, il magnetismo e la luce ed è stato il primo esempio in fisica di unificazione di due diverse forze, quella elettrica e quella magnetica. elettricità
elettrizzazione L’elettrizzazione è un fenomeno fisico (o anche il processo) che avviene tra due corpi che abbiano inizialmente una carica totale nulla, ovvero in entrambi i corpi deve esserci lo stesso quantitativo di cariche positive (+) e di cariche negative (-). I corpi con carica totale nulla sono detti elettricamente neutri. In questo processo un corpo si elettrizza positivamente cedendo elettroni formando così un catione, o negativamente attirando a sé elettroni formando così un anione. Avvicinando un corpo elettrizzato ad un corpo ancora elettricamente neutro, si noterà come il secondo venga attratto dal primo a causa della sua forza attrattiva. Tale fenomeno non accade se si prendono due corpi dello stesso materiale entrambi caricati positivamente o negativamente, poiché i corpi tenteranno a respingersi. L'unica particella subatomica che si sposta durante l'elettrizzazione di un corpo è l'elettrone.
Conduttori e isolanti Il conduttore elettrico è un materiale in grado di far scorrere corrente in modo veloce al suo interno. Un isolante elettrico o dielettrico è un materiale che viene polarizzato da un campo elettrico.
Repulsione elettrica In fisica, la forza di Coulomb, descritta dalla legge di Coulomb, è la forza esercitata da un campo elettrico su una carica elettrica. Si tratta della forza che agisce tra oggetti elettricamente carichi, ed è operativamente definita dal valore dell'interazione tra due cariche elettriche puntiformi e ferme nel vuoto. Dalla legge di Coulomb si rende visibile come all'interazione elettromagnetica sia associata una forza particolarmente intensa se confrontata con l'interazione gravitazionale: la forza elettrica tra un elettrone e un protone in un atomo d'idrogeno è 1039 volte superiore rispetto alla forza gravitazionale tra le due. Per facilitare la generazione di cariche elettrostatiche si utilizza solitamente un generatore elettrostatico; tra i più famosi si hanno l'elettroforo perpetuo ed il generatore di Van de Graaff. Lo sfruttamento pratico della forza esercitata tra le cariche elettriche avviene ad esempio con il propulsore ionico elettrostatico, mentre il manifestarsi naturale o indotto di tale forza elettrica è visibile con l'effetto corona o il potere disperdente delle punte (tra cui i fuochi di Sant'Elmo). Storia elettricità
Comunicazioni senza fili Le comunicazioni senza fili comprendono: Le onde radio, il bluetooth, gli infarossi e i dati mobili. In informatica e telecomunicazioni il termine wireless (dall'inglese senza fili) indica una comunicazione tra dispositivi elettronici che non fa uso di cavi[1]. Per estensione sono detti wireless i rispettivi sistemi o dispositivi di comunicazione che implementano tale modalità di comunicazione. I sistemi tradizionali basati su connessioni cablate sono invece detti wired. Generalmente il wireless utilizza onde radio a bassa potenza; tuttavia la definizione si estende anche ai dispositivi, meno diffusi, che sfruttano la radiazione infrarossa o il laser. La comunicazione e i sistemi wireless trovano diretta applicazione nelle reti wireless di telecomunicazioni, fisse e mobili e più in generale nelle radiocomunicazioni.
onde radio In fisica le onde radio o radioonde sono radiazioni elettromagnetiche, appartenenti allo spettro elettromagnetico, nella banda di frequenza compresa tra 0 e 300 GHz, ovvero con lunghezza d'onda maggiore di 1 mm. Nikola Tesla fu uno dei primi a brevettare un mezzo per produrre affidabilmente correnti a radiofrequenza.
spettro elettromagnetico In fisica lo spettro elettromagnetico (abbreviato spettro EM) indica l'insieme di tutte le possibili frequenze delle radiazioni elettromagnetiche. L'intero spettro è suddiviso nella parte di spettro visibile che dà vita alla luce e le parti di spettro non visibile a lunghezza d'onda maggiori e minori dello spettro visibile. Le onde di lunghezza nell'intervallo tra la luce visibile e le onde radio, a bassa intensità hanno poca energia e risultano scarsamente dannose, le radiazioni comprese tra l'ultravioletto e i raggi gamma invece hanno più energia, sono ionizzanti e quindi possono danneggiare gli esseri viventi.
Nikola Tesla ha contribuito allo sviluppo di diversi settori delle scienze applicate. I suoi ammiratori arrivano al punto da definirlo "l'uomo che inventò il ventesimo secolo" e "il santo patrono della moderna elettricità". La sua importanza fu riconosciuta nella Conférence Générale des Poids et Mesures del 1960, durante la quale fu intitolata a suo nome l'unità del Sistema Internazionale di misura dell'induzione magnetica.
Campo magnetico in fisica, in particolare nel magnetismo, il campo magnetico è un campo vettoriale solenoidale generato nello spazio dal moto di una carica elettrica o da un campo elettrico variabile nel tempo. Insieme al campo elettrico esso costituisce il campo elettromagnetico, responsabile dell'interazione elettromagnetica.
Interazioni fondamentali In fisica le interazioni fondamentali o forze fondamentali sono le interazioni o forze della natura che permettono di descrivere i fenomeni fisici a tutte le scale di distanza e di energia e che non sono quindi riconducibili ad altre forze. Sono state individuate quattro forze o interazioni fondamentali: l'interazione elettromagnetica, l'interazione gravitazionale, l'interazione nucleare debole e l'interazione nucleare forte. Per energie dell'ordine dei 100 Ge. V la forza elettromagnetica e la forza debole si presentano come unificate nell'interazione elettrodebole.
interazione elettromagnetica In fisica l'interazione elettromagnetica è una delle quattro interazioni fondamentali. È descritta nell'ambito del Modello standard e la particella ad essa associata è il fotone. L'interazione elettromagnetica è responsabile dell'interazione tra oggetti che possiedono carica elettrica, che sono a loro volta "sorgenti" del campo elettromagnetico che ne rappresenta l'interazione in ogni punto dello spazio. Tale campo si propaga nello spazio sotto forma di radiazione elettromagnetica, un fenomeno ondulatorio che non richiede alcun mezzo materiale per propagarsi e che nel vuoto viaggia alla velocità della luce. elettromagnetismo
l'interazione gravitazionale L'attuale teoria più completa, la relatività generale, interpreta l'interazione gravitazionale come una conseguenza della curvatura dello spaziotempo creata dalla presenza di corpi dotati di massa o energia (una piccola massa a grande velocità o una grande massa in quiete hanno lo stesso effetto di deformazione sulla curvatura dello spazio-tempo circostante). Il campo gravitazionale che ne deriva è rappresentato matematicamente da un tensore metrico legato alla curvatura dello spazio-tempo attraverso il tensore di Riemann. Nella fisica classica newtoniana la gravità era interpretata come una forza di attrazione conservativa agente fra corpi, la cui manifestazione più evidente nell'esperienza quotidiana è la forza peso. Quest'ultima diventa nella teoria di Einstein una "forza apparente" conseguenza della geometria dello spaziotempo indotta dalla massa terrestre. Interazioni fondamentali
l'interazione nucleare debole L'interazione debole può avvenire tra leptoni e quark (interazioni semileptoniche), tra soli leptoni (interazioni leptoniche) o tra soli quark (interazioni non leptoniche), grazie allo scambio di bosoni vettori molto massivi detti W± e Z 0. Poiché tutti i leptoni sono interessati dagli effetti dell'interazione debole, essa è la sola forza che negli esperimenti di laboratorio interviene sui neutrini, per i quali la gravità è trascurabile. La forza debole è responsabile del decadimento beta dei nuclei atomici, associato alla radioattività, per il quale un neutrone si trasforma in un protone con l'emissione di elettroni (radiazione beta) e neutrini. L'interazione debole è unificata a quella elettromagnetica nella teoria elettrodebole, secondo la quale esse sono due diverse manifestazioni di un'unica interazione, detta appunto elettrodebole. Interazioni fondamentali
l'interazione nucleare forte L'interazione forte può essere osservata in scala più piccola fra quark a formare i protoni, i neutroni e altre particelle, e in scala più grande (dove si parla più propriamente di "forza nucleare forte") fra protoni e fra neutroni a formare il nucleo dell'atomo. Nel primo caso le particelle mediatrici dell'interazione sono i gluoni, nel secondo i pioni. Come tutte le interazioni fra particelle subnucleari, è trattata con la forma di una teoria quantistica dei campi all'interno del Modello standard; l'interazione forte è trattata in particolare dalla Cromodinamica quantistica (QCD) Interazioni fondamentali
gli infarossi In fisica la radiazione infrarossa (IR) è la radiazione elettromagnetica con banda di frequenza dello spettro elettromagnetico inferiore a quella della luce visibile, ma maggiore di quella delle onde radio, ovvero lunghezza d'onda compresa tra 700 nm e 1 mm (banda infrarossa). Il termine significa "sotto il rosso" (dal latino infra, "sotto"), perché il rosso è il colore visibile con la frequenza più bassa. Viene spesso associata con i concetti di "calore" e "radiazione termica", poiché ogni oggetto con temperatura superiore allo zero assoluto (in pratica qualsiasi oggetto reale) emette spontaneamente radiazione in questa banda (per la legge di Wien aumentando la temperatura il picco di emissione si sposta sempre più verso il visibile finché l'oggetto non diviene incandescente).
Il bluetooth Bluetooth è uno standard tecnico-industriale di trasmissione dati per reti personali senza fili. Fornisce un metodo standard, economico e sicuro per scambiare informazioni tra dispositivi diversi attraverso una frequenza radio sicura a corto raggio in grado di cecerca i dispositivi coperti dal segnale radio entro un raggio di qualche decina di metri mettendoli in comunicazione tra loro. Questi dispositivi possono essere a esempio palmari, telefoni cellulari, personal computer, portatili, stampanti, fotocamere digitali, smartwatch, console per videogiochi purché provvisti delle specifiche hardware e software richieste dallo standard stesso. Il BT si è diffuso da tempo anche nel settore industriale (strumenti di misura, lettori ottici, ecc) per il dialogo con i relativi datalogger.
radiazione elettromagnetica Si tratta di un fenomeno sia ondulatorio, sia corpuscolare: il fenomeno ondulatorio è dato da un'onda nel campo elettrico e nel campo magnetico ed è descritto matematicamente come soluzione dell'equazione delle onde, a sua volta ottenuta a partire dalle equazioni di Maxwell secondo la teoria dell'elettrodinamica classica la natura corpuscolare, o quantizzata, può essere descritta invece come un flusso di fotoni, che nel vuoto viaggiano alla velocità della luce. Questo fatto fu reso noto dagli studi di fisica moderna dell'inizio del XX secolo, che hanno riconosciuto nel fotone il mediatore associato all'interazione elettromagnetica, secondo il Modello standard.
telecomunicazioni Una rete di telecomunicazioni è un insieme di dispositivi e dei loro collegamenti (fisici o logici) che consentono la trasmissione e la ricezione di informazioni di qualsiasi tipo tra due o più utenti situati in posizioni geograficamente distinte, effettuandone il trasferimento attraverso cavi, sistemi radio o altri sistemi elettromagnetici o ottici. Una rete di telecomunicazioni dal punto di vista fisico è un'interconnessione di rami e di nodi dove i rami hanno funzionalità di collegamento tra i nodi e i nodi funzionalità di commutazione. Essa è rappresentabile dunque attraverso un grafo. La topologia rappresenta le modalità di interconnessione fisica o logica dei nodi tra di loro. Nell'ambito di una rete è possibile definire delle strutture topologiche elementari, che sono: topologia ad albero, topologia a stella, topologia ad anello, topologia lineare, topologia a bus, topologia completamente magliata, topologia parzialmente magliata o magliata
Topologia ad albero Struttura a livelli in cui per ogni coppia di nodi esiste un solo percorso di collegamento; ogni nodo è collegato a un solo nodo del livello superiore tramite un solo ramo e a uno o più nodi del livello inferiore tramite uno o più rami dedicati (diramazione).
Topologia a stella struttura a raggiera in cui i nodi sono tutti collegati tramite un solo ramo dedicato a un nodo centrale; in realtà è un caso particolare di topologia ad albero, caratterizzata da un unico livello di collegamenti tutti afferenti a un unico nodo.
topologia ad anello struttura in cui ogni nodo è collegato in modo lineare a due nodi adiacenti.
topologia lineare struttura in cui ciascun nodo tranne i nodi estremi è collegato a due nodi adiacenti; anche questo è un caso particolare di topologia ad albero, caratterizzata da livelli costituiti da un unico nodo senza diramazioni
topologia a bus struttura in cui tutti i nodi condividono lo stesso unico collegamento
topologia completamente magliata struttura in cui ogni nodo è connesso direttamente con tutti gli altri nodi della rete con un ramo dedicato per ciascun collegamento
topologia parzialmente magliata combinazione tra una sottorete a topologia completamente magliata e una o più sottorete a topologia diversa, per esempio ad albero o a stella.
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