MATERIALI PER APPLICAZIONI ELETTRICHE ED ELETTRONICHE
Dal punto di vista elettrico molto importante è la produzione, trasformazione, trasporto e
distribuzione della corrente elettrica, che poi viene utilizzata nei vari campi civili ed industriali.
Gli impianti elettrici devono essere realizzati a regola d’arte secondo quanto stabilito dalle
norme CEI (Comitato Elettrotecnico Italiano) utilizzando materiali provvisti del marchio IMQ
(Istituto Marchio di Qualità), che ne garantisce appunto la qualità.
I materiali impiegati in campo elettrico sono vari.
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Materiali conduttori
Sono materiali che, oltre ad avere una bassa resistenza al passaggio della corrente elettrica,
posseggono anche buone proprietà meccaniche, tecnologiche e resistenza all’ossidazione.
Ricordiamo, per esempio:
- il rame elettrolitico, utilizzato negli impianti
elettrici civili ed industriali, per il trasporto
dell’energia elettrica, per la fabbricazione degli
avvolgimenti dei motori e dei trasformatori (vedi
figura a lato);
- lo stagno, utilizzato per la saldatura ed il
rivestimento dei comandi elettrici;
- leghe al nichel-cromo che, possedendo grande
resistenza elettrica e buona resistenza alla
corrosione alle alte temperature, sono utilizzati nella
fabbricazione delle resistenze che, nelle stufe,
trasformano l’energia elettrica in energia termica;
- tungsteno, utilizzato per trasformare, nelle lampade, l’energia elettrica in energia luminosa;
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Materiali isolanti
Come detto in precedenza, i materiali isolanti (detti anche
“dielettrici”) hanno una elevatissima resistenza al passaggio della
corrente elettrica. Essi possiedono anche buona resistenza
meccanica e, soprattutto elevata resistenza alla fiamma.
Ricordiamo in particolare:
-
il vetro, utilizzato nelle linee aeree a bassa tensione
la porcellana, utilizzata nelle linee aeree ad alta tensione,
negli interruttori, in portalampade e fusibili
materie plastiche, sia termoindurenti che termoplastiche,
utilizzate nella produzione dei rivestimenti di cavi e di tubi
di guida in PVC.
A lato è il quadro elettrico in materiale plastico
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Materiali ferromagnetici
Sono materiali, come l’acciaio dolce, che si
magnetizzano in presenza di un campo
magnetico. In elettrotecnica si utilizzano per la
costruzione dei nuclei dei motori e dei
trasformatori e per la fabbricazione di calamite.
Nell’immagine a fianco è un motorino
elettrico per l’azionamento del tergicristallo di
un’auto. Il rotore è costruito con lamierini di
materiale ferromagnetico.
Nella tabella sopra sono alcuni simboli convenzionali di componenti elettrici con
relativa legenda. La figura a lato rappresenta uno schema funzionale di comando
dell’accensione di una lampada mediante interruttore.
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In Elettronica risultano importanti i dispositivi di trasmissione, ricezione e memorizzazione
delle informazioni.
Ai materiali già visti si aggiungono i seguenti.
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Schede elettroniche con circuiti stampati
Sono formate da piste di rame depositate sulla superficie di una
piastra di materiale isolante e da un insieme di componenti elettronici
saldati su di essa.
I materiali utilizzati sono la vetroresina (per la piastra isolante), il
rame (per lo strato conduttore di piccolo spessore depositato sulla
superficie della piastra), lo stagno (per la saldatura dei componenti sulla
piastra).
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Condensatori
Sono componenti elettronici costituiti da due ampie superfici
conduttrici (armature) separate da uno strato isolante che funge da
dielettrico.
I condensatori accumulano cariche elettriche sulle due armature nella fase di carica per poi
metterle a disposizione in fase di scarica.
Le armature sono costituite da un nastro di alluminio mentre l’isolante è in materiale plastico.
Può essere utilizzata anche una lamina di ceramica come dielettrico con le facce ricoperte da
deposito metallico come armature.
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Cristalli liquidi
Sono noti con la sigla LCD (Liquid Crystal Display)
e sono parte integrante di strumenti elettronici, piccoli
calcolatori portatili, televisori.
Consumano pochissima energia perché funzionano
senza passaggio di corrente ma solo con la presenza di
tensione.
I cristalli liquidi sono costituiti da materiale con
molecole allungate che, in presenza di campo elettrico,
si dispone in modo ordinato (come i cristalli) e, in
assenza di campo elettrico, si distribuisce in modo
disordinato (come i liquidi, da cui prende il nome).
Un sottile strato trasparente di tale materiale viene
interposto tra due lastre di vetro sulle cui facce è stata tracciata una griglia di materiale conduttore,
pure trasparente. Sotto il tutto viene posizionato uno specchio per la riflessione della luce.
Collegando opportunamente le maglie della griglia a una sorgente di tensione, si possono
polarizzare le diverse zone, orientando le corrispondenti molecole di cristallo liquido che perde la
trasparenza diventando opaco e, quindi, visibile. Per migliorare la visione alcuni display di
computer dispongono di specchio retroilluminato.
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Fibre ottiche
Sono filamenti di materiali vetrosi o polimerici, realizzati in
modo da poter condurre al loro interno la luce, e che trovano
importanti applicazioni in telecomunicazioni, diagnostica medica e
illuminotecnica.
Disponibili sotto forma di cavi, sono flessibili, immuni ai
disturbi elettrici ed alle condizioni atmosferiche più estreme, e
poco sensibili a variazioni di temperatura.
Vengono comunemente impiegate nelle telecomunicazioni
come mezzo trasmissivo di segnali ottici anche su grandi distanze.
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