L'elettricità
L'elettricità
L'idea di questi articoli che si susseguiranno nel blog è quella di far conoscere ai neofiti l'elettricità, senza tra l'altro avere l'arroganza di creare un qualcosa in cui trovare la verità assoluta. Diciamo che lo scopo è quello di fornire un valido aiuto a chi vuole accostarsi a tale disciplina senza fare grossi sforzi, evitando troppe formule e concetti astratti.
Vi consiglio di leggere tutto e soprattutto di seguirci, gli argomenti trattati saranno tanti. Cercheremo di fare della semplicità il nostro cavallo di battaglia.
Iniziamo dall'elettricità, il "motore" dell'elettronica.
L'elettricità, come già detto, è una forma di energia dovuta allo scorrimento di elettroni in un conduttore. Essa può essere quindi come tale convertita in altre forme di energia. Forme di energia come il calore e la forza possono essere facilmente notate in natura. Se pensiamo un attimo ai fenomeni naturali, possiamo notare facilmente che l'elettricità è energia. Un esempio classico è il fulmine, che consiste in una violenta scarica elettrica tra nube e terra o nube-nube. Un fenomeno macroscopico come un fulmine ancora oggi non è di reale utilizzo pratico (pensate un attimo alla enorme quantità di energia ad esso associata ed erogata in tempi brevissimi). Fortunatamente, da comuni esseri "elettronici" lavoreremo con valori energetici un tantino più piccoli.
Parlando di "conversione di forme di energia", possiamo dire che l'elettricità è forse l’unica forma d’energia che può essere convertita in quasi tutte le altre forme di energie oggi esistenti sul nostro globo. Un esempio di conversione di energia elettrica in energia termica (calore) è la classica stufa elettrica. Ancora, possiamo trasformarla in energia luminosa (lampadina o LED); in energia meccanica (motore elettrico); in radiazioni (vedi raggi X); chi più ne ha più ne metta. Naturalmente è possibile anche ottenere il contrario di tutto ciò: possiamo cioè dire che tutte queste conversioni di energia sono reversibili, e cioè che possiamo trasformare il calore, il movimento meccanico, l'energia luminosa, ecc. in elettricità. Per questo l'elettricità viene definita "energia nobile, ovvero quella da cui si può ricavare quasi tutto).
Vediamo adesso di capire da dove proviene quest'energia. Il responsabile è l'atomo.
L'atomo è composto da un nucleo (parte centrale) in cui vi sono particelle dotate di carica neutra (neutroni) e particelle dotate di carica elettrica positiva (protoni) di uguale massa a stretto contatto. A distanza relativamente elevata dal nucleo ruotano gli elettroni (particelle con carica negativa), di massa molto più modesta rispetto le altre particelle presenti nel nucleo. Vi sono diverse teorie sulla struttura dell'atomo: non mi dilungherò, poichè tali teorie sono ampiamente descritte nei vari testi di chimica e di fisica esistenti. Non farei altro che annoiarvi inutilmente!
Quello che per il momento ci interessa è proprio l'elettrone (da cui deriva il nome elettronica).
Assumiamo quindi l'elettrone come la più piccola carica elettrica esistente (carica elettrica unitaria) negativa. Attenzione a non fraintendere: negativo non significa “cattivo”, “scadente” o altro! Per negativo si intende il segno della carica elettrica, per cui sia cariche negative che positive sono praticamente equivalenti: negative e positive sono solo di segno opposto.
Queste cariche, immobili se messe isolate nello spazio, effettuano forze di attrazione e repulsione reciproche tra loro (rispettivamente attrazione se sono di segno opposto, repulsione se sono di segno uguale). Essendo ferme nello spazio, vengono quindi definite cariche elettrostatiche. Le cariche elettrostatiche sono quelle più facilmente trovabili in natura. Basta strofinare con un panno di lana un qualsiasi corpo isolante (vedi plastica, vetro, ecc.) per ritrovarci con un corpo carico di cariche statiche. L'isolante strofinato sulla lana attirerà a conferma di ciò piccoli pezzetti di carta su di esso.
Il fulmine, per esempio, è un evidentissimo fenomeno di scarica elettrica dovuto ad un elevatissimo accumulo di cariche elettrostatiche.
Su un principio simile si basano i generatori di cariche elettrostatiche, tipo il generatore di Van de Graaf, che grazie alla sua elevata velocità di rotazione, riesce a generare cariche elettrostatiche di notevole entità.
Sotto possiamo vedere in forma schematica uno dei generatori di tensione statica più elevata esistenti al mondo: il Generatore di Van de Graaf.
Terminata questa piccola spiegazione sulle cariche statiche (come dice la parola stessa, ferme) possiamo finalmente passare alla definizione di corrente elettrica.Se con le cariche statiche potevamo fare ben poco (al limite potevamo far sobbalzare la sorella antipatica che strilla o il povero gatto di casa), con le cariche elettriche in movimento si può fare qualche cosina in più. Le cariche elettriche in movimento, cioè gli elettroni, che possono scorrere in un conduttore (vedremo avanti la differenza tra i conduttori e gli isolanti), vengono a creare un flusso definito corrente elettrica.
Tagged with: elettricità, fenomeni elettrici
