I circuiti elettrici
Prof.ssa Carolina Sementa
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ELETTRICITA’
Più di duemila anni fa i greci erano rimasti
colpiti dalle caratteristiche dell'ambra, una resina
prodotta da alcuni alberi e induritasi col tempo.
Dopo averla strofinata con un panno di lana, essa
acquista la proprietà di attrarre corpi leggeri
(pezzetti di paglia, piccoli semi) che si trovano
nelle sue immediate vicinanze.
La parola elettricità deriva dal greco elektron, che
vuol dire appunto ambra. L'elettricità è una
forma molto versatile di energia, che può essere
convertita in molte altre forme, come la luce e
il calore ed è in grado di passare dentro
sottilissimi fili di rame e raggiungere notevoli
distanze
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Tutti i fenomeni elettrici si spiegano in base al fatto
che la materia è costituita da particelle cariche: gli
atomi, che anche se sono elettricamente neutri, sono
comunque composti da particelle dotate di carica
elettrica: i protoni, positivi, localizzati nel nucleo
insieme ai neutroni (neutri), e gli elettroni, negativi,
in orbita intorno a essi. Normalmente, ogni atomo
contiene un numero uguale di protoni e d’elettroni;
ogni qualvolta viene meno quest’equilibrio, si
manifestano i fenomeni elettrici. Le cariche elettriche
hanno un’influenza sullo spazio circostante
all’interno del quale esercitano una forza d’attrazione
verso cariche di segno opposto e di repulsione verso
cariche dello stesso segno.
Alcuni atomi in determinate condizioni, hanno la
proprietà di perdere o acquistare elettroni, pertanto
assumono un determinato stato elettrico.
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Esistono due tipi di carica elettrica: quella positiva e quella negativa.
In un corpo non carico sono presenti tutti i due i tipi in quantità uguali.
Un corpo è carico quando possiede un eccesso di cariche positive oppure
negative. Questo eccesso viene determinato dalla perdita o dall'acquisizione
di elettroni (le particelle che hanno carica negativa).
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Cariche Positive
Un corpo è carico positivamente,
quando perde elettroni e quindi
ha un numero di protoni
superiore a essi.
Esempio di atomo
carico positivamente
comprendente 3 elettroni
e 4 protoni
Cariche negative
Un corpo è carico negativamente,
quando acquista elettroni e quindi ha un
numero di protoni inferiore a essi.
Esempio di atomo
carico negativamente
comprendente 6 elettroni
e 4 protoni
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CARICA ELETTRICA
Si dimostra sperimentalmente che se strofiniamo una
bacchetta di plastica o di vetro su di un panno essa è in
grado di attrarre dei pezzettini di carta.
Questo fatto noi lo giustifichiamo dicendo che la bacchetta di
plastica si è caricata di elettricità, cioè ha acquistato
una carica elettrica durante lo strofinio con il
panno. Quando noi avviciniamo la bacchetta alla carta, si
verifica che la carta viene attirata dalla bacchetta di plastica,
senza che sia visibile un collegamento meccanico tra i due
oggetti.
La carica elettrica può essere di segno positivo, che
indichiamo con +; o di segno negativo, che indichiamo con
il - .
L’elettroscopio a foglie d'oro è uno strumento che rileva la
presenza di cariche elettriche di un corpo.
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Il suo funzionamento si basa su una delle proprietà fondamentali
dell'elettrostatica: corpi dotati di carica elettrica dello stesso segno si respingono
Esso è costituito da un pomello metallico collegato, tramite un'asta metallica, a due
sottili lamine metalliche chiamate "foglioline". Queste ultime sono racchiuse in un
recipiente di vetro per evitare il disturbo da parte di correnti d'aria. Se l'elettroscopio
non è elettrizzato, le due foglioline si dispongono verticalmente sotto l'azione del
loro peso. Avvicinando al pomello metallico, senza toccarlo, un corpo caricato
elettricamente, ad esempio una bacchetta di plastica strofinata con un panno
di lana, si vedranno le due lamine divergere, in quanto essendo ora cariche di
elettricità dello stesso segno, si respingono, e divergono tanto più quanto maggiore è
la loro carica elettrica.
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Provando a strofinare con un panno di lana
oggetti di plastica, di vetro o altri materiali,
avvicinandoli tra loro si attraggono o si
respingono.
Le forze prodotte dallo strofinìo sono dovute
alla formazione di cariche elettriche: le
cariche positive (+) e la cariche negative (-).
L’elettricità è dunque dovuta alla presenza
di cariche elettriche, che si producono
quando gli elettroni si trasferiscono da un
corpo (neutro) a un altro: il corpo che ha
acquistato elettroni assume carica elettrica
negativa, quello che ha ceduto elettroni
assume carica elettrica positiva.
Cariche elettriche dello stesso segno si
respingono , cariche di segno opposto si
attraggono!
8
•
Abbiamo visto che è sufficiente strofinare con un
pezzo di lana una biro e avvicinarla a un mucchietto
di pezzettini di carta di quaderno e la biro attrarrà i
pezzetti di carta. Quando un corpo ha acquistato tale
capacità si dice che è elettrizzato, o carico di
elettricità statica; ai fenomeni che si manifestano a
seguito di questa condizione si dà il nome di
fenomeni elettrici. Un corpo può venire elettrizzato in
tre modi diversi: per strofinio, per contatto o per
induzione.
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L'ELETTRIZZAZIONE
PER STROFINO
Esempio di elettrizzazione
per strofinio, dove la lana
cede elettroni alla plastica.
Se strofiniamo con un panno di lana un
oggetto di vetro ci accorgiamo che il vetro cede
elettroni alla lana e quindi avendo un numero
di elettroni inferiore si carica positivamente,
invece la lana avendo acquistato elettroni si
carica negativamente.
Al contrario alcuni corpi come la plastica dopo
essere stati strofinati si caricano negativamente
e di conseguenza la lana si carica positivamente.
Avvicinando i due corpi così elettrizzati
noteremo che si attireranno (corpi con carica
elettrica opposta si attraggono).
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Elettrizzazione per contatto
L’elettrizzazione per contatto, avviene, quando un corpo neutro e uno carico
vengono messi a contatto, in questo modo la carica si divide in due parti
uguali aventi entrambe lo stesso segno pertanto si respingono.
Esempio di elettrizzazione per
contatto, dove la sfera
cede metà dei suoi elettroni, alla
bacchetta che successivamente
respinge
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ELETTRIZZAZIONE PER INDUZIONE
L'elettrizzazione per induzione si ha quando un
corpo elettrizzato positivamente o
negativamente viene avvicinato ad un corpo neutro:
il semplice avvicinamento del corpo carico induce nel
corpo neutro una separazione di cariche che dura
solamente finché agisce la causa che l'ha prodotta.
Questo tipo di elettrizzazione spiega come sia possibile che un corpo carico, sia
negativamente (es. plastica) che positivamente (es. vetro), attiri dei pezzetti di carta o
altri corpi leggeri elettricamente neutri.
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Conduttori ed isolanti
Ogni materiale ha un
comportamento specifico nei
confronti dell’elettricità. Ci sono
materiali, come i metalli, che si
lasciano attraversare con facilità
dalla corrente elettrica e perciò sono
chiamati conduttori e ci sono gli
isolanti cioè i materiali, come il
vetro, che impediscono il passaggio
della corrente elettrica.
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Isolanti
Un corpo si dice isolante, quando le cariche
elettriche lo attraversano con grande
difficoltà, perché in questi materiali, gli
elettroni sono fortemente legati al nucleo
dell’atomo.
la gomma, il legno e la plastica sono buoni isolanti .
Alcuni di questi materiali sono impiegati per isolare i fili conduttori o le macchine
elettriche.
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Conduttori
Un corpo si dice conduttore,quando le
cariche elettriche che lo attraversano
si muovono con grande facilità, perché
in questi materiali, gli elettroni sono
legati debolmente al nucleo dell’atomo. I
metalli, oro e argento in particolare, sono
buoni conduttori
Il corpo umano è un conduttore che consente il passaggio
della corrente
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è formata da
cariche elettriche
che
percorrono
circuiti conduttori
generando
provocando
Al loro
interno
al loro esterno
esercitando
forze
Reazioni chimiche
Come per
esempio
energia termica
che si può
trasformare in
calore
l’elettrolisi dell’acqua
ceduto a corpi che
sono a contatto col
circuito
come per
esempio nei
filamenti delle lampadine
calore
su
calamite e magneti
altri circuiti
Percorsi da corrente
come accade nei
motori elettrici
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Quando si aziona il lettore di compact-disc o si accendono le lampadine dell'albero di
Natale si deve fornire corrente elettrica. Ma che cos'è questo "flusso" invisibile che fa
funzionare il computer o produce l'illuminazione? Si tratta semplicemente del
movimento di cariche lungo un conduttore solido, come un filo metallico, oppure
dentro una soluzione elettrolitica, una speciale soluzione che permette alle cariche di
muoversi al suo interno.
Al giorno d’oggi, la corrente elettrica è divenuta un elemento fondamentale dello
sviluppo umano. Senza di essa poche cose sarebbero state accessibili all’uomo e l’uso
che oggi se ne fa è veramente esteso.
Abbiamo detto che nei conduttori le cariche elettriche sono sempre in movimento e si
propagano lungo tutto il conduttore. Questo movimento di cariche elettriche lungo un
conduttore è detto corrente elettrica.
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Per capire il passaggio delle cariche elettriche all’interno di un conduttore si può utilizzare
il principio dei vasi comunicanti.
Se si hanno due o più recipienti contenenti
acqua a livelli differenti e collegati tra
loro da un tubo munito di rubinetto,
appena si apre, l’acqua fluisce dal
recipiente più pieno al recipiente più vuoto
e il flusso dell’acqua si interrompe
quando raggiungono lo stesso livello.
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Dunque, la corrente elettrica non è altro che un moto ordinato di
cariche elettriche.
La corrente elettrica viene definita da tre grandezze principali:
intensità, differenza di potenziale (tensione) e resistenza.
Si definisce intensità di corrente elettrica la quantità di carica elettrica
(numero di elettroni) che attraversa una sezione qualsiasi del conduttore
nell’unità di tempo Essa viene misurata con l’amperometro e viene espressa in
ampere, dal nome del fisico francese André-Marie Ampère.
I
q
t
Quantità di carica
Intensità di corrente = ________________
Tempo
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La differenza di potenziale (d.d.p) , o tensione, è il dislivello
(differenza) di cariche elettriche che c’è tra due estremi di un filo
conduttore. È, dunque, la forza che mette in movimento gli elettroni
generando corrente elettrica. Tra queste due grandezze c’è un rapporto di
causa-effetto. La possiamo misurare tramite la sua unità di misura: i Volt
(V) e lo strumento in cui lo si fa è il voltometro.
La resistenza elettrica invece è quella forza che si oppone al passaggio della corrente
elettrica. È importante dosare il flusso della corrente elettrica in un circuito, sia per
controllare il flusso della corrente stessa, e sia per bloccare eventuali sbalzi di corrente che
possono danneggiare il circuito. La misura con cui viene classificata è l’Ohm (Ω).
Questa grandezza dipende dal tipo di materiale, dalla lunghezza e dalla sezione del
conduttore.
Ogni elettrone viene rallentato
dai protoni che incontra nel
conduttore
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Corrente continua e alternata
Per corrente continua si intende quella
quantità di corrente che ha intensità e
direzione costante nel tempo. In questo tipo di
corrente gli elettroni, che nell’atomo hanno
una carica negativa, si muovono sempre nello
stesso verso e hanno una bassa intensità. È
usata generalmente negli apparecchi che sono
in grado di generare energia continua come le
batterie o le automobili.
Invece la corrente alternata ,quella che
utilizziamo nelle nostre case ,ha un flusso
variabile nel tempo sia in intensità che di
direzione poiché i poli elettrici si invertono
continuamente (il positivo diventa negativo e
viceversa). Dal momento che non si utilizza
costantemente, questo tipo di energia è adatta
ai generatori che vengono sfruttati in
assenza di energia continua. La sua unità di
misura è l’Hertz (Hz).
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I fulmini
Sono tra i fenomeni naturali più impressionanti e temuti. In particolare, sono
delle scariche elettriche improvvise e violente che si verificano tra due nubi
oppure tra una nube e la superficie terrestre a causa di differenze di potenziale
molto elevate nell'ambito dell'atmosfera. Il fenomeno si manifesta con un
effetto luminoso (lampo) ed uno sonoro (tuono) che non vengono percepiti
simultaneamente dall'osservatore a causa delle diverse velocità di propagazione
della luce(300.000 Km/s) e del suono (340 m/s). Il lampo viene visto pertanto
quasi istantaneamente, mentre il tuono viene udito dopo un intervallo di tempo
tanto più grande quanto più è distante il fulmine.
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I parafulmini
I parafulmini sono lunghe aste di metallo che
vengono collocate sugli edifici per proteggerli
dalle scariche dei fulmini.
Essi attirano le cariche elettriche accumulate
nelle nubi e prevengono la formazione dei
fulmini. Nel caso in cui questi si formino
ugualmente, convogliano verso il suolo la
scarica, evitando che colpisca l'edificio e le
persone che vi si trovano.
L'invenzione del parafulmine si deve a
Benjamin Franklin che si dedicò con passione
agli studi scientifici, in particolare a quelli
sull'elettricità.
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Le leggi di Ohm
Ohm, fisico tedesco, riuscì a dimostrare sperimentalmente l’esistenza di una
relazione tra l’intensità, la differenza di potenziale e la resistenza di un
conduttore. Riuscì così a formulare due leggi che prendono il suo nome.
La prima legge di Ohm dice che, in un filo conduttore, l’intensità di
corrente che lo attraversa è direttamente proporzionale alla differenza di
potenziale e inversamente proporzionale alla resistenza del conduttore.
Differenza di potenziale
Intensità = _____________________
V
I=
R
Formule inverse
Resistenza
V
R
I
Volt
Ohm
Ampere
1V
1
1A
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Situazioni possibili in un circuito
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La seconda legge di Ohm dice che la resistenza di un conduttore dipende dal
materiale del filo conduttore ( in ogni tipo di materiale la corrente passa in modo
diverso); dalla lunghezza del filo, infatti, più lungo è il filo e più grande è la
resistenza; dalla sezione del filo, cioè se è grosso o se è fine.
La resistenza elettrica è direttamente proporzionale alla lunghezza del filo, ma
inversamente proporzionale alla sezione del filo.
l
R
S
“ρ” è una costante di proporzionalità detta
resistività, dipendente dalla natura fisica del
conduttore
Lunghezza
Resistenza = Costante X _____________
Sezione
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I circuiti elettrici
Per mantenere attivo il flusso di cariche all’interno di un conduttore, è necessario che
i due estremi di un conduttore siano collegati tra loro in un circuito elettrico .
Un circuito elettrico è un percorso chiuso in cui circola una corrente elettrica causata
dalla differenza di potenziale esistente tra gli estremi del circuito stesso. Le parti
principali di un circuito elettrico elementare sono:
Un generatore di corrente (es. pila)
Un utilizzatore (es. lampadina)
Un filo conduttore che unisce i due poli a differente potenziale
Un interruttore che serve ad aprire e chiudere il circuito interrompendo il passaggio
della corrente
I simboli degli
elementi di un
circuito
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Circuito aperto e circuito chiuso
L’interruttore è una lamina metallica mobile che ha la funzione di mettere in
contatto i due capi del filo conduttore. Quando l’interruttore è abbassato mette
in contatto i capi del filo e la corrente può circolare: si dice che
il circuito è chiuso. Se l’interruttore è sollevato e quindi non collega le due
estremità libere del filo conduttore la corrente non circola perché
il circuito è aperto.
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Circuiti in serie
Più utilizzatori sono collegati in serie quando sono montati uno dopo
l’altro in modo che la stessa corrente li attraversi in successione. In tal
modo il funzionamento di ognuno di essi dipende da quello che lo
precede: ad esempio, in una fila di lampadine collegate in serie se una di
esse è fulminata tutte le altre rimangono spente (un classico esempio di
utilizzatori in serie è dato dal collegamento delle lampadine nell’albero
di Natale).
La tensione giusta per accendere le lampadine in serie è uguale
alla somma delle tensioni di accensione delle singole lampadine:
per tre lampadine da 1,5 volt collegate in serie va bene una batteria da 4,5 volt
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Circuiti in parallelo
Più utilizzatori ( es. lampadine ) sono collegati in parallelo se hanno gli estremi
in comune cioè l’entrata e l’uscita della corrente.
In questo caso, gli utilizzatori sono collegati al generatore in modo da non dipendere l’uno
dall’altro e, perciò, il mancato funzionamento di uno di essi non pregiudica quello degli
altri: se una lampadina si fulmina, le altre continuano a funzionare.
In questo tipo di collegamento le varie lampadine devono avere tutte un tensione di
accensione uguale a quella della batteria di alimentazione.
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ALESSANDRO VOLTA
Alessandro Volta nacque a Como nel 1745 e qui morì nel 1827.
Volta è rimasto celebre per la scoperta della sua " Pila ",
avvenuta nel 1799
Con la pila, che rappresenta il prototipo delle moderne
batterie, fu possibile, per la prima volta, avere a
disposizione una vera corrente elettrica in modo continuo
in un circuito; si aprì così la strada a quelle esperienze
d'elettrologia che dovevano portare così importanti frutti.
E' formata da una colonna di più elementi simili, gli
elementi voltaici, che consistono in un disco
di zinco sovrapposto ad uno di rame, uniti grazie ad
uno strato intermedio di feltro o cartone imbevuto di
acqua salata o acidulata. Gli estremi della pila
vengono collegati grazie ad un conduttore elettrico e
così facendo si produce un circuito nel quale passa
la corrente.
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La pila di Volta
Tutti i metalli hanno nelle ultime orbite degli elettroni (liberi) cioè non molto legati
al nucleo e che possono sfuggire alla sua forza di attrazione. La facilità con cui
questi elettroni delle ultime orbite possono essere ceduti dall'atomo è diversa nei vari
metalli. Cosi, ed esempio, se confrontiamo lo zinco (Zn) ed il rame (Cu) notiamo che
lo zinco cede i suoi elettroni liberi più facilmente del rame.
Alessandro Volta scoprì un fenomeno (effetto Volta) che consiste nel fatto che
mettendo a contatto due metalli diversi c'è sempre un passaggio di elettroni (corrente
elettrica) che va dal metallo che li cede più facilmente all'altro.
Ad esempio, mettendo a contatto con un filo conduttore
una lastrina di zinco con una di rame si provoca un
trasferimento di elettroni che vanno dallo zinco al
rame; lo zinco, restando in difetto di elettroni si carica
positivamente ed il rame, invece, si carica
negativamente. Questo flusso di elettroni (corrente),
però, si esaurisce all'istante perché dopo che alcuni
elettroni sono passati dallo zinco al rame, questo non
ha più la capacità di attirarne altri e lo zinco non ha
più la tendenza a perderli.
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Se si immergono le due lastrine in una soluzione
ionizzata (acido, sale, base) contenente cioè ioni
positivi e ioni negativi succede che gli ioni positivi (+) si
avvicinano al rame e catturano gli elettroni (-) in eccesso
mentre gli ioni negativi si avvicinano allo zinco
provocando una reazione chimica che lo rifornisce degli
elettroni perduti.
Con questo movimento all'interno della soluzione, si
ripristina la situazione di partenza nelle due lastrine e si
viene a creare un flusso continuo di elettroni (corrente
elettrica) che vanno dallo zinco al rame. La corrente
terminerà quando si esauriranno le particelle positive e
negative (ioni) che sono in soluzione.
Quello raffigurato è un elemento di pila
di Volta.
Lo zinco rappresenta il polo negativo e
il rame il polo positivo
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Collegando in serie più elementi di pila di Volta si costruisce la "pila a corona di tazze"
che permette di ottenere una d.d.p. maggiore.
Se al posto delle tazze usiamo dei limoni o delle patate otteniamo
ugualmente un generatore di corrente continua( pila a limoni o a
patate).
Le pile trasformano spontaneamente l'energia chimica
delle reazioni in energia elettrica
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Gli effetti della corrente
Il motivo per cui l'energia elettrica è così utile all'uomo è che
essa può facilmente essere convertita in altre forme di energia.
Quando circola in un circuito, la corrente elettrica produce tre
differenti effetti.
Effetto termico o effetto Joule
La corrente è un flusso di elettroni. Questi, muovendosi, provocano attrito, urtano le
molecole del conduttore e le fanno vibrare: l’agitazione delle molecole si manifesta come
calore.
Quindi, tutti i conduttori si riscaldano quando sono percorsi da corrente elettrica.
In alcuni casi possono diventare incandescenti, come accade, per esempio, al filamento di
una lampadina o alla resistenza di una stufa elettrica.
Il fenomeno per cui il passaggio di corrente elettrica attraverso un conduttore è
accompagnato dallo sviluppo di calore si chiama effetto termico o effetto Joule, dal nome del
fisico inglese vissuto nell’Ottocento, James Prescott Joule, che lo ha studiato per primo.
Grazie all’effetto termico parte dell’energia si trasforma in energia termica. Quest’ultima
viene ceduta all’ambiente come calore.
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Un particolare utilizzo di questo effetto è prodotto dalle lampadine. Se ne osserviamo
una, possiamo facilmente notare che, all’interno della sua ampolla, vi è un sottile
filamento conduttore di tungsteno , il quale sarà attraversato da una corrente elettrica
che lo farà riscaldare, senza farlo bruciare, perchè l’ampolla è vuota o piena di gas
inerte.
La temperatura raggiunta dal tungsteno è talmente elevata che il materiale emetterà
luce.
Il riscaldamento prodotto è direttamente proporzionale
alla resistenza del conduttore ed aumenta all’aumentare
dell’intensità di corrente. Molti elettrodomestici
utilizzano l’effetto Joule per produrre calore: essi hanno
al loro interno dei conduttori a grandissima resistenza,
chiamati appunto resistenze elettriche,
che trasformano l’energia elettrica in energia termica.
Una resistenza elettrica o resistore, è un componente elettrico
fondamentale, sicuramente è il componente elettronico più
importante: consiste in un materiale che oppone una certa
resistenza al passaggio della corrente.
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La proprietà della resistenza nel trasformare elettricità in calore viene utilizzata
negli elettrodomestici per riscaldare acqua (scaldabagno elettrico), cibo, nei forni
elettrici, asciugacapelli, stufette.
Quando in un apparecchio elettrico si richiede che la percentuale di energia elettrica
convertita in calore sia molto alta, occorrerà aumentare il più possibile la
resistenza dell'apparecchio. Questo avviene per esempio nelle stufe o nei ferri da
stiro.
Al passaggio della corrente elettrica, i, nella R
resistenza elettrica, questa si scalda.
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Effetto chimico
Se immergiamo due lamine di metallo collegate ad un generatore e ad un utilizzatore
all’interno di una bacinella d’acqua distillata, ci accorgiamo che la lampadina non si
accende. Per favorire il passaggio della corrente è sufficiente aggiungere del
comunissimo cloruro di sodio NaCl (sale da cucina). Ciò avviene perchè l’acqua
distillata non favorisce il passaggio della corrente. Quando noi aggiungiamo il sale,
NaCl, esso si discioglie nell’acqua in forma di sodio (Na + ) e cloro (Cl - ); il primo ione
viene attratto dal catodo (la lamina collegata al polo negativo del generatore), mentre il
secondo dall’ anodo (la lamina collegata al polo positivo del generatore).
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Durante questo spostamento, gli elettroni della
corrente elettrica vengono trasportati
dagli ioni : questa è la motivazione del
passaggio di corrente in un liquido, solo in
presenza di ioni positivi e negativi.
Uno ione Cl- va all’anodo, positivo, gli
cede il suo elettrone e si trasforma
in cloro gassoso(Cl) che sfugge sotto
forma di bollicine; uno ione sodio
(Na+) viene attratto dal catodo,
negativo, acquista un elettrone e si
trasforma in sodio metallico (Na ).
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Effetto magnetico
Il passaggio di corrente elettrica lungo un conduttore crea un campo
magnetico ( elettromagnetismo ).
È stato i fisico danese Oersted a scoprire questo fenomeno: egli notò
che l’ago di una bussola mutava drasticamente la sua direzione
quando si trovava vicino ad un conduttore nel quale passava della
corrente elettrica. La deviazione dell'ago è indice dell'esistenza di un
campo magnetico generato dalla corrente elettrica. Avvolgendo più
volte il filo attorno alla bussola si osserva una deviazione dell'ago più
marcata.
41
Il magnetismo
42
•
Osservando quest’ultimo punto, possiamo dedurre che una calamita,anche se esercita la sua
proprietà solo sui poli, è magnetica in tutte le sue parti. Secondo la scienza infatti, una calamita è
composta infiniti magneti ,detti magnetini elementari, allineati ordinatamente.
•
All’interno della calamita però gli effetti delle coppie polo nord e polo sud si annullano a vicenda,
solo alle estremità dunque rimangono affacciati lasciando la zona centrale bilanciata.
•
Tutti i corpi sono formati da magnetini elementari, i quali però a differenza delle calamite sono
disposti disordinatamente annullando così la loro proprietà magnetica. Alcuni oggetti però, come il
ferro il cobalto l’acciaio ecc. hanno una proprietà particolare: se vengono avvicinati o messi in
contatto con un magnete,i loro magnetini elementari si mettono tutti in ordine e orientati verso un
verso
•
Se in conseguenza a questa esposizione alla calamita la sostanza acquista capacità magnetiche,
viene chiamato magnete o calamita artificiale. Possiamo dividere le calamite artificiali in due
gruppi:
Calamite artificiali permanenti: come l’acciaio e l’anico, che mantengono nel tempo la loro
capacità magnetica;
Calamite artificiali temporanee: come il ferro, che perdono la loro capacità in tempi più o meno
brevi.
•
•
43
Il campo magnetico
•
lo spazio in cui la calamita
esercita il suo magnetismo viene
chiamato campo magnetico, anche
se vi sono sostanze interposte come
l’acqua l’aria o il vetro. Possiamo
vedere il campo magnetico
attraverso la disposizione che
assume della limatura di ferro
lasciata cadere su una calamita
44
I fenomeni elettromagnetici
•
L’elettricità e il magnetismo sono due fenomeni strettamente collegati
fra loro, infatti due scienziati, Christian Oersted e Michael Faraday
hanno scoperto rispettivamente come dall’elettricità si possono creare
campi magnetici e come dai magneti si possa creare l’elettricità.
45
La corrente elettrica produce
magnetismo
•
Nel 1820 il fisico danese
Christian Oersted scoprì che, ogni
volta che in un filo conduttore
passava della corrente, l’ago di
una bussola posto nelle vicinanze
devia: questo avviene perché la
presenza di corrente elettrica crea
un campo magnetico in grado di
cambiare la direzione dell’ago che
indica nord e sud.
46
Il magnetismo produce corrente
elettrica
•
Una decina di anni dopo la scoperta di Oersted, il fisico inglese
Michael Faraday scoprì il fenomeno inverso: se infatti in mezzo
a un solenoide (conduttore isolato sotto forma di spirale )si fa
scorrere una calamita, si origina corrente elettrica.
La corrente elettrica prodotta dalla calamita si chiama corrente
indotta e il fenomeno viene definito induzione
elettromagnetica. Questo fenomeno viene sfruttato soprattutto
per produrre energia elettrica, come nel caso della dinamo : la
ruota della bicicletta fa girare un asse sul quale vi è una
calamita che, girando, induce la corrente elettrica nel solenoide
avvolto intorno ad essa; da qui la corrente viaggia fino
all’utilizzatore, una semplice lampadina. Il processo inverso
della dinamo invece, è riscontrabile nel motore elettrico : il
motore trasforma l’energia elettrica in meccanica, sfruttando
sempre alcuni fenomeni magnetici
Il fenomeno dell’induzione elettromagnetica viene sfruttato per
la costruzione di alternatori, motori elettrici e di generatori di
corrente.
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