Diodi e transistor
Diodi e transistor sono componenti di circuiti elettrici e
differiscono per composizione e quindi funzione. Dopo avervi
parlato di cosa sono i circuiti elettrici e della legge
fondamentale che li regola, la legge di Ohm, qui aggiungo un
ulteriore tassello alla nostra comprensione di quel mondo
meraviglioso ed invisibile che è l’elettricità ed i suoi usi.
Vari tipi di transistor
Il diodo ha due elettrodi (Positivo e Negativo) ed è
utilizzato principalmente per convertire la corrente alternata
in corrente continua, mentre il transistor ha tre elettrodi
(PNP o NPN) e viene utilizzato per amplificare il segnale o
come interruttore per controllare la corrente o la tensione
applicata su un elettrodo. Diodi e transistor sono utilizzati
in una molteplicità di dispositivi elettronici, per esempio le
tv e i computer, ma vediamo come sono fatti e come funzionano.
diodo
I diodi sono componenti elettrici formati da semiconduttori,
ossia materiali che presentano caratteristiche intermedie tra
quelle dei conduttori elettrici e quelle degli isolanti; sono
materiali semiconduttori il silicio, il boro, il germanio, tra
i più utilizzati. Il diodo è una struttura, chiamata giunzione
P-N, composta da due semiconduttori attaccati, uno di tipo N
perché possiede una carica elettrica (elettrodo) negativa ed
uno di tipo P perché possiede una carica elettrica (elettrodo)
positiva. I diodi in un circuito funzionano come una valvola
che permette alla corrente elettrica di scorrere solo in una
direzione, pertanto trasformano la corrente alternata in
corrente continua; la proprietà che permette alla corrente di
passare solo in una direzione si chiama rettificazione.
transistor
I
transistor
sono
dispositivi
a
semiconduttore
che,
a
differenza dei diodi, sono formati da tre semiconduttori
attaccati (positivo negativo positivo oppure negativo positivo
negativo); la loro funzione è quella di amplificare i segnali
oppure vengono usati come interruttori per controllare la
corrente o la tensione applicata su un elettrodo. I tre
elettrodi dei transistor vengono chiamati B base (quello
centrale), C collettore ed E emettitore quelli laterali. I
transistor così fatti permettono alla corrente di collettore
di diventare molto più intensa della corrente di base, ne
risulta che la corrente di collettore cambierà in modo
significativo in risposta ad una variazione lieve della
corrente di base permettendo l’amplificazione dei segnali, ma
anche la loro interruzione, agendo sulla corrente di base.
L’interruzione con transistor, rispetto agli interruttori
tradizionali, è più affidabile e non c’è rischio di usura
perché non c’è contatto fisico, ma solo di cariche P/N.
A presto!
Cinzia Malaguti
Bibliografia:
K. Fujitaki, Elettromagnetismo, I manga delle scienze, Roma,
La Repubblica Le Scienze, 2016
Cosa
sono
i
circuiti
elettrici e la legge di Ohm
Per capire cosa sono i circuiti elettrici dobbiamo comprendere
la differenza tra tensione, corrente e potenza, gli elementi
dell’elettricità, oltre a quello di resistenza che ne
definisce le caratteristiche. Dobbiamo poi conoscere i due
modi principali con cui si possono collegare i componenti
elettrici in un circuito e la legge più importante che ne
regola il funzionamento, la legge di Ohm.
Bene, iniziamo!
Tensione, corrente, potenza e resistenza
In ogni apparecchio elettrico troviamo dei numeri con a fianco
delle sigle: V, W, A.
V sta per Volt ed è l’unità di misura della tensione che
prende il nome da Alessandro Volta, il fisico italiano
inventore della batteria; i Volt misurano la tensione di
alimentazione, ovvero la differenza di potenziale o
“pressione” che fa fluire la corrente elettrica.
A sta per Ampere ed è l’unità di misura della corrente (i) che
prende il nome da Andrè Marie Ampére, fisico francese; gli
ampére misurano la quantità di carica al secondo che percorre
una linea elettrica.
W sta per Watt ed è l’unità di misura della potenza che prende
il nome da James Watt, l’ingegnere meccanico scozzese
inventore della macchina a vapore; i watt misurano l’energia
elettrica consumata in un secondo.
Per misurare la potenza di un dispositivo elettrico basta
moltiplicare la tensione (V) per la corrente (A). Per
conoscere il valore della corrente che attraverso un
dispositivo elettrico, basta dividere il valore della tensione
con cui funzionano (in Italia 230V) per la potenza indicata
sul dispositivo stesso.
Con il concetto di resistenza entriamo nel vivo di un circuito
elettrico perché senza di essa non funzionerebbe. Un circuito
elettrico consiste di tre elementi: la tensione di
alimentazione che deriva dalla sorgente elettrica (batteria o
centrale elettrica), la corrente che esce dalla sorgente
(batteria o presa a muro) e la resistenza elettrica che si
oppone al passaggio della corrente stessa nel circuito. E’ la
resistenza che produce gli effetti desiderati (luce,
movimento, calore, ecc.); alcuni esempi: la resistenza della
lampadina converte l’energia elettrica in luce, mentre in una
stufa elettrica la resistenza converte l’energia elettrica in
calore. La resistenza si misura in Ohm.
Circuito
elettrico
semplice
Corrente continua e corrente alternata
In un circuito elettrico, la corrente può viaggiare nello
stesso verso e ad una intensità costante oppure il suo verso
può cambiare all’incirca 50 o 60 volte al secondo e la sua
intensità può variare secondo una forma d’onda regolare. Un
circuito alimentato a batteria fornisce corrente continua
(stesso verso ed intensità costante), mentre la corrente
elettrica che esce da una presa è a corrente alternata perché
il suo verso cambia continuamente. La corrente continua e la
corrente alternata danno scosse diverse: se prendi una scossa
da corrente continua sentirai un dolore simile alla puntura di
un ago, mentre proverai una sensazione di formicolio in caso
di scossa da corrente alternata.
Legge di Ohm
La legge di Ohm è la legge fondamentale e più importante che
regola i circuiti elettrici. La legge di Ohm afferma che la
corrente (quella che si misura in ampére) è direttamente
proporzionale alla tensione (quella che si esprime in volt) e
inversamente proporzionale alla resistenza. In altre parole,
più aumenta la resistenza minore sarà la corrente che esce dal
circuito, ma più aumenta la tensione più aumenterà la
corrente. Esempi di calcolo: se applico una tensione di 120 V
ad una resistenza di 120 Ohm, la corrente risultante sarà
120/120 = 1A (ampére); se conosco il valore della corrente
(1A) e quello della resistenza (120 ohm) posso ricavare il
valore della tensione 1*120= 120 V. Ogni volta che due valori
tra corrente, tensione e resistenza sono noti, sarà possibile
ricavare il terzo valore grazie alla legge di Ohm.
Circuito
in
serie
(a
sinistra) e in parallelo (a
destra) con due resistenza
Collegamenti in serie e in parallelo
Quando in un circuito ci sono più resistenze possiamo
sostituirle con un’unica resistenza equivalente, ossia contate
come una sola, ma il suo valore cambia a seconda di come sono
disposte, in serie o in parallelo.
In un collegamento in serie, la resistenza equivalente si
ottiene sommando i valori delle due resistenze; raddoppiando
la resistenza, si dimezza la corrente, cosicché la luminosità,
ad esempio, delle due lampadine sarà minore rispetto al caso
in cui solo una lampadina è collegata al circuito; ne consegue
che, per ottenere la stessa luminosità dovrai raddoppiare la
tensione.
Se, invece, colleghiamo due lampadine in parallelo, ossia in
due rami del circuito, esse riceveranno la stessa tensione e,
visto che sono attraversate dalla stessa corrente, la
luminosità non cambia, ma la corrente risulta così raddoppiata
e, di conseguenza, anche il consumo.
A presto!
Cinzia Malaguti
Bibliografia:
K. Fujitaki, I manga delle scienze, Elettromagnetismo, Roma,
La Repubblica/Le scienze, 2016
Mar
Glaciale
Artico,
la
piattaforma
Goliat
parla
italiano
La piattaforma Goliat, la più grande piattaforma offshore
della regione artica, è di proprietà della compagnia
petrolifera italiana ENI e della norvegese Statoil. Oltre ad
essere la più grande è anche la più settentrionale del mondo.
Una conferma del valore dell’ingegneria italiana nel mondo.
La piattaforma Goliat è, infatti, ancorata nel Mare di
Barents, a 71 gradi di latitudine nord, corrispondenti a 85
chilometri a nord-ovest di Hammerfest in Norvegia e 225
chilometri più vicina al Polo Nord della piattaforma russa
Prirazlomnaya.
La piattaforma Goliat è alta 75 metri ed è in grado di pompare
100 mila barili di petrolio al giorno e di immagazzinarne un
milione nel suo scafo arancione, in attesa che venga
recuperato dalle petroliere.
Goliat, la piattaforma
petrolifera dell’ENI
La piattaforma Goliat è stata costruita di forma cilindrica in
modo da smorzare l’impatto dei venti e delle onde che
nell’Artico sono particolarmente gravi; Goliat è infatti
progettata per sopportare venti forza 12 e onde alte ben 15
metri. Nonostante questi numeri, la zona in cui è ancorata, è
quella con condizioni climatiche artiche più benevoli, grazie
alla Corrente del Golfo che protegge questa zona del mare di
Barents dai ghiacci.
Il progetto ENI prevedeva una serie di Goliat per lo
sfruttamento dei giacimenti ancora più vasti che si trovano
più a nord nel Mare di Barents, ma il calo del prezzo del
petrolio e gli alti costi di produzione in quell’area, hanno
bloccato il progetto perché divenuto non conveniente.
Goliat,
piattaforma
petrolifera dell’ENI nel
Mar Glaciale Artico
Tutta la Regione Artica è ricca di petrolio, gas, fosfato,
bauxite, diamanti, oro, ferro, ma le condizioni climatiche
proibitive di lavoro nell’area ne pregiudicano l’estrazione o,
nel migliore dei casi, alzano talmente i costi da
disincentivare qualsiasi progetto. Operare nell’Artico
significa sopportare lunghi periodi di oscurità e condizioni
estreme; a volte violente tempeste, acque burrascose,
temperature estremamente basse e venti pericolosi permettono
di lavorare all’aperto soltanto due ore al giorno. Le riserve
di materie prime sono, però, talmente appetibili che tutte le
nazioni dell’area ci provano: come la Russia che ha bisogno
dei giacimenti artici di gas e petrolio per sostituire quelli
vecchi in Siberia occidentale, come la Norvegia che può fare a
meno della Comunità Europea grazie alle riserve del Mare di
Barents, come il Canada che ha trovato una miniera d’oro a
cielo aperto nella suo deserto artico.
Mar Glaciale Artico,
mappa
Le estrazioni di petrolio nella Regione Artica comportano però
un problema ambientale: le fuoriuscite di petrolio durante
l’estrazione ed il trasporto sono rese più gravi e pericolose
dalla presenza dei ghiacci; succede che i ghiacci assorbono i
residui di petrolio e li rilasciano nell’atmosfera, sotto
forma di carbonio, durante lo scioglimento; il carbonio
aumenta l’effetto serra e, quindi, la temperatura che
favorisce un maggior scioglimento dei ghiacci, creando un
circolo vizioso le cui conseguenze le vedremo a medio-lungo
termine.
D’altra parte, non c’è alternativa allo sviluppo, ma solo se
responsabile, cioè rispettoso dell’ambiente, cioè non avido e
non intensivo. Per il resto ci adatteremo ai cambiamenti
climatici.
Cinzia Malaguti
Bibliografia:
J. K. Bourne Jr, La corsa fredda, su National Geographic
Italia, vol. 37 nr. 3 2016
Leggi anche:
Eni accende il giacimento Goliat nei ghiacci dell’Artico, da
Repubblica.it
Eni ha iniziato ad estrarre petrolio nell’Artico, da Ilpost.it
Digital influencer marketing
Da sempre il passaparola influenza le nostre scelte
d’acquisto, da sempre teniamo in considerazione le esperienze
d’acquisto e le opinioni degli altri consumatori prima di
decidere quale prodotto, di quale brand, acquistare.
L’utilizzo di Internet ha poi ampliato il nostro ventaglio di
fonti, più o meno autorevoli e più o meno competenti, a cui
attingere prima di effettuare i nostri acquisti. Tutti, chi
più chi meno, consultiamo il web prima di fare una scelta di
prodotto.
Una recente ricerca McKinsey ha misurato l’impatto di post e
tweet sulle vendite in Europa di oltre 100 brand, evidenziando
come il word-of-mouth (ossia “il passaparola”) sui social
possa generare una redemption rate (tasso di fidelizzazione) e
un volume di vendite superiore alla pubblicità sugli altri
media.
L’influenza del passaparola
negli acquisti
McKinsey)
(fonte:
L’importanza del passaparola è maggiore per le aziende o nei
mercati in fase di sviluppo, piuttosto che in quelli maturi,
come si vede nella tabella, il che farebbe pensare ad un ruolo
più incisivo dei social media nell’acquisizione di nuovi
clienti.
Il passaparola può indurre il consumatore a prendere in
considerazione un brand o un prodotto; nell’era del web 2.0,
il passaparola esce dalla cerchia degli amici e conoscenti a
cui era confinato prima di Internet, dei Blog e dei Social
Media. I messaggi giusti sul web risuonano e si espandono
all’interno di reti interessate, arrivando ad influire la
percezione di marca, i tassi di acquisto e la quota di
mercato.
Il passaparola può nascere spontaneamente, ma può anche essere
innescato dalle attività di marketing. Per un’azienda, fare
attività di social media marketing significa pianificare una
strategia di digital influencer marketing, individuando la
piattaforma su cui puntare (twitter, you tube, facebook,
blogger, ecc.) e decidendo i parametri per scegliere
l’influencer giusto.
A livello base, fare digital
influencer marketing significa coinvolgere blogger, youtuber,
instagrammer ed altre celebrità del web, dotate di un discreto
numero di followers, facendo in modo che promuovano il brand
attraverso la loro pagina/profilo/blog personale. Si tratta
di scegliere i bloggers che, per area di interesse ed
influenza, abbiano costruito una reputazione di credibilità ed
una specifica community, rilevabile dai tanti dati statistici
recuperabili facilmente sul web o tramite appositi siti
(Augure, Finder, ad esempio).
La responsabilità del blogger. L’attività di influencer viene
svolta a pagamento, ma il blogger deve metterci del suo, pena
la perdita della sua credibilità. Il blogger/influencer deve
pertanto selezionare le collaborazioni con le aziende e creare
il giusto mix fra i contenuti spontanei e quelli
sponsorizzati, privilegiando la qualità e non la quantità.
L’equilibrio e la parsimonia delle sponsorizzazioni sono,
dunque, indispensabili se il blogger vuole mantenere la sua
presenza di fonte credibile e competente.
Cinzia Malaguti
Bibliografia e sitografia:
F. Cardinali, L’anno degli influencer?, su Mente & Cervello
nr. 135
A new way to measure word-of-mouth marketing, su McKinsey.com
Foto: l’immagine di copertina è tratta dal sito di Erin
Blaskie
Robot empatici
La ricerca sulle macchine robot in grado di comunicare con gli
esseri umani è solo agli inizi, ma gli strumenti e gli
algoritmi destinati ad assicurare spettacolari miglioramenti
stanno già emergendo.
Alla Hong Kong University of Science and Tecnology hanno
approntato un prototipo di robot empatico che hanno chiamato
Zara the supergirl, addestrata con centinaia di ore di dati.
Zara è, al momento, solo un robot virtuale, un personaggio su
uno schermo, ma l’anno prossimo i ricercatori hanno in
programma di darle un corpo, installandola in un robot
umanoide.
Zara è dotata di un sistema software fatto di vari moduli,
ciascuno dei quali è un programma che esegue un singolo
compito; rispetto ad altre macchine intelligenti, Zara ha un
modulo empatico che analizza indizi facciali, caratteristiche
acustiche del parlato e contenuto del discorso per “leggere”
le emozioni umane e dire al robot come rispondere.
Per costruire il modulo empatico i
ricercatori hanno dovuto individuare caratteristiche della
comunicazione umana che le macchine possano usare per
identificare le emozioni, quindi addestrare algoritmi a
riconoscerle. Si tratta di catalogare le emozioni del parlato,
ad esempio quando siamo di buon umore parliamo più in fretta e
la nostra voce sale di tono; quando siamo tesi, la voce si fa
secca ed inespressiva; grazie alle tecniche di elaborazione
dei segnali, i computer possono individuare questi indizi. Si
tratta anche di insegnare alla macchina a riconoscere gli
indizi facciali, lo stress negativo, l’atmosfera emotiva e,
cosa più difficile, comprendere significati.
Zara è basata su algoritmi ad apprendimento automatico,
pertanto le sue prestazioni miglioreranno man mano che
aumenterà il numero di persone con cui interagisce e la
quantità di dati che raccoglie.
Ora immagino vorrete sapere cosa
possano fare per noi questi robot empatici. Pascale Fung,
professoressa di elettronica ed informatica alla Hong Kong
University of Science and Tecnology e ricercatrice nel campo
delle interazioni tra esseri umani e macchine, così afferma:
“Caldi e amichevoli, penseranno in anticipo ai nostri bisogni
materiali ed emotivi. Impareranno dalle interazioni con gli
esseri umani. Ci renderanno migliore la vita e ci faranno
diventare più efficienti nel lavoro. Si scuseranno per i loro
errori e chiederanno il nostro permesso prima di fare le cose.
Si prenderanno cura degli anziani e insegneranno ai bambini e
potrebbero persino salvarci la vita in situazioni critiche,
sacrificando sé stessi, il culmine assoluto dell’empatia.”
Potranno arrivare a tanto? Forse, comunque è sempre un
relazione con una macchina!
L’utilizzo dei robot emotivi lo vedo molto utile a supporto
delle condizioni di handicap.
Cinzia Malaguti
Bibliografia:
Robot con il cuore, P. Fung, in Le Scienze nr. 569, gennaio
2016
Tecnologie nuove frontiere:
eye tracking
Si chiama eye tracking qualsiasi tecnologia in grado di
monitorare la direzione dello sguardo e il comportamento degli
occhi, generando dati che forniscono indizi sulle nostre
intenzioni. Basta un sensore ed un apposito software per
giocare con i videogames, comandare dispositivi e
diagnosticare malattie solo tramite gli occhi.
Eye tracking, pubblicità,
le parti in rosso sono
quelle che catturano di più
l’attenzione
L’ eye tracking rileva i movimenti oculari e dove si ferma lo
sguardo permettendone un impiego interessante anche nel campo
della pubblicità. Le società di marketing, infatti, usano le
mappe di colore basate sull’ eye tracking per capire dove si
fissa il nostro sguardo quando guardiamo una pubblicità
fornendo così dati importanti per renderla più efficace; ad
esempio, se una mappa di colore rileva che lo sguardo
dell’utente è catturato dal volto di un bambino, modificando
la pubblicità in modo che il bambino guardi il blocco di
testo, i pubblicitari portano anche su di esso l’attenzione
del lettore.
L’ eye tracking applicato alla diagnostica in campo sanitario
è utile per migliorare lo screening e la diagnosi di svariati
disturbi con componenti visive e presto aiuterà le persone con
disabilità a migliorare la loro vita. Sotto l’aspetto
diagnostico, l’ eye tracking è particolarmente utile per
rilevare il morbo di Parkinson, la schizofrenia, la dislessia,
l’autismo, la sindrome da deficit d’attenzione e iperattività;
i movimenti oculari di persone affette da questi disturbi sono
caratteristici e si possono individuare con semplici test al
computer. I bambini dislessici, ad esempio, hanno difficoltà a
seguire gli oggetti in volo cosicché la mappa del movimento
del loro sguardo risulta più discontinua. Anche il test della
schizofrenia si basa su un’anomalia nei movimenti oculari in
quando si è rilevato che le persone schizofreniche presentano
movimenti oculari a scatti quando cercano di seguire un
oggetto in movimento; quindi per rilevare la schizofrenia i
tecnici chiedono ai soggetti di seguire un punto che si muove
su un monitor e segnalano chi ha movimenti oculari con saccadi
significative.
Eye tracking di pagina
internet, le parti in rosso
sono quelle che catturano
di più l’attenzione
L’ eye tracking potrà servire anche ad aiutare le persone con
disabilità fisiche a vivere autonomamente attraverso
l’utilizzo di computer dotati di tecnologia ad interazione
visiva, più semplici e a comunicazione immediata rispetto alle
attuali apparecchiature basate su interfaccia neurale. Aprire
un browser, trovare la casella e-mail e selezionare le parole
su uno schermo avverrà solo attraverso lo sguardo.
L’ eye tracking offre vantaggi anche nella protezione di
apparecchi tecnologici; ad esempio, il proprio computer non
potrebbe essere usato da un estraneo perché il sistema
rileverebbe che non è il proprietario dai suoi movimenti
oculari.
L’ eye tracking applicato alla pubblicità su internet riserva
qualche timore dovuto ad un eventuale suo uso invadente,
allora è importante che questi dispositivi non vengano
preinstallati sui nuovi computer in vendita, ma lasciati alla
discrezione e libera scelta dell’utente che peserà vantaggi
(velocità e immediatezza di navigazione) e svantaggi (minore
privacy).
Cinzia Malaguti
Fonte:
A. Robbins, M. C. Hout, A me gli occhi, Mente & Cervello, n.
132, dicembre 2015
Sitografia:
Eye tracking (in inglese)
