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Scuola secondaria del primo ordine
“Alighieri – Tanzi” - Mola di Bari
Progetto extracurricolare pomeridiano di Tecnologia
Anno scolastico 2015/2016
Classi:
Docenti:
3A, 3B, 3D, 3E, 3F, 3G
prof. Leonardo MARTINELLI
prof. Claudio MARIELLI
Prof. Claudio MARIELLI - https://profmarielli.wordpress.com
1
Lampada LED
Pannello Fotovoltaico
Sensore PIR
Regolatore di carica
Accumulatore
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•Lampada LED: illumina consumando poca energia.
•Pannello fotovoltaico: Cattura la luce del sole e la trasforma
in energia elettrica.
•Sensore PIR: Percepisce la presenza di una persona e della
luce solare e apre/chiude un interruttore in funzione di ciò.
•Regolatore di carica: Gestisce l’energia prodotta dal pannello
solare e quella accumulata nell’accumulatore e fornisce energia
alla lampada LED.
•Accumulatore: accumula l’energia elettrica prodotta dal
pannello fotovoltaico durante le ore di luce.
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4
Motori, generatori e trasformatori elettrici: motori o generatori a corrente
alternata o continua, gruppi elettrogeni, trasformatori elettrici.
Apparecchiature per la distribuzione e il controllo dell’elettricità: spine,
interruttori, pannelli, fusibili, limitatori di tensione ecc.
Fili e cavi isolati: fili, cavi e altri conduttori isolati, dotati o meno di
connettori.
Pile e accumulatori elettrici: pile e accumulatori elettrici, comprese le
batterie per autoveicoli.
Apparecchiature per illuminazione e lampade elettriche: lampade a
incandescenza o a scarica, a raggi ultravioletti o ultrarossi, lampadari ecc.
Apparecchiature elettriche per motori e veicoli: magneti e bobine di
accensione, motorini di avviamento, fari, clacson ecc.
Altre apparecchiature elettriche: semafori, elettromagneti, suonerie ecc.
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Immagini e testi tratti dal testo di Giampietro Paci, Fare Tecnologia
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Per montare il circuito
della foto occorrono:
una pila da 4,5 volt,
una lampada da 4,5
volt, un interruttore,
filo elettrico.
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Immagini e testi tratti dal testo di Giampietro Paci, Fare Tecnologia
6
Per montare questo circuito occorrono:
una pila da 4,5 volt, tre lampade da 4,5
volt, tre interruttori, filo elettrico.
Ogni apparecchio è collegato con una
linea indipendente (in parallelo) alla
linea di alimentazione e funziona alla
tensione del generatore.
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Immagini e testi tratti dal testo di Giampietro Paci, Fare Tecnologia
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Per montare questo circuito occorrono:
una pila da 4,5 volt, tre lampade da 1,5
volt, tre interruttori, filo elettrico.
Ogni apparecchio è collegato in fila
con gli altri (in serie) sulla linea di
alimentazione e la tensione del
generatore è divisa tra le singole
lampade.
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Immagini e testi tratti dal testo di Giampietro Paci, Fare Tecnologia
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9
Struttura dell’atomo: al centro
c’è il nucleo formato da protoni
e neutroni ben legati tra di loro;
lontano dal nucleo si trovano gli
elettroni.
In ogni atomo i protoni, dotati
di carica elettrica positiva,
attraggono gli elettroni, di
carica negativa, con una forza
elettrica. L’elettricità è quindi la
“colla” che tiene insieme
l’atomo.
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Cavo di rame scollegato:
l’interno del metallo è formato
dai nuclei degli atomi e dai loro
elettroni. E’ disegnato però solo
un elettrone libero che si sposta
tra i nuclei rimanendo però
nella stessa zona.
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Cavo di rame collegato al
generatore: il filo di rame è
collegato con una pila e una
lampadina; l’elettrone si muove
quindi a zig zag verso il
morsetto positivo della pila, dal
quale è attratto.
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Conduttori: sono i
materiali che si lasciano
attraversare con facilità
dalla corrente elettrica,
come i metalli, le
soluzioni elettrolitiche
(per esempio acqua e
sale) e i gas ionizzanti
(come all’interno dei tubi
al neon).
Isolanti: sono la
ceramica, il vetro, la
gomma, le materie
plastiche, il legno secco,
l’olio e altre sostanze che
impediscono il passaggio
della corrente elettrica.
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Intensità di corrente
L’intensità di corrente
unitaria corrisponde al
passaggio di 6 miliardi di
miliardi di elettroni al
secondo attraverso una
sezione del circuito; si
misura in Ampere (A) e si
indica con la lettera I
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Tensione
La tensione elettrica è il
dislivello elettrico a cui
vengono mantenuti gli
elettroni e si misura in
Volt (V) e si indica con la
lettera V. Questo
dislivello è creato dal
generatore di corrente.
Resistenza
E’ la capacità di un
conduttore di opporsi al
passaggio di corrente; si
misura in ohm (Ω) e
dipende dal materiale, dalla
sezione e dalla lunghezza
del conduttore. Si indica
con la lettera R.
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Le tre grandezze della corrente sono legate
tra loro dalla legge di Ohm:
V
V = R•I oppure I 
R
V (tensione)
R (resistenza)
I (intensità di corrente)
220 V
100 
2,2 A
220 V
200 
1,1 A
12 V
14,4 
0,83 A
400 V
200 
2A
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Potenza (si misura in
Watt - W): si calcola
moltiplicando l’intensità
della corrente che
attraversa un
apparecchio elettrico per
la tensione alla quale è
sottoposto.
Energia (si misura in
Wattora - Wh): l’energia
consumata da un
apparecchio è misurata
dalla sua potenza
moltiplicata per il tempo
di funzionamento (ore).
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Potenza (è quella scritta sugli apparecchi elettrici):
P = V•I si misura in Watt (W)
Energia (è quella che paghiamo con le bollette):
E = P•t si misura in Wattora (Wh)
V
I
t
P
E
(tensione)
(intensità di
corrente)
(tempo di
funzionamento)
(potenza)
(energia)
Esempio
220 V
10 A
1h
2200 W
2,2 kWh
Lavatrice
220 V
1A
12 h
220 W
2,64 kWh
Frigorifero
12 V
0,83 A
1h
10 W
0,01 kWh
Faretto LED
12 V
0,17 A
18 h
2W
0,036 kWh
Stand By
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•Pila
•Accumulatore
•Magnete
•Alternatore
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Pila normale
E’ formata da tre parti principali:
- il contenitore cilindrico di zinco è
il polo negativo (-);
- l’elettrolita è la pasta nerastra con
sali di ammoniaca che riempie il
contenitore;
- il bastoncino di carbone affondato
nella pasta è il polo positivo (+).
Pila alcalina: è una pila a lunga
durata.
Pile in serie: se si collegano in
serie più pile da 1,5 volt, si
ottengono tensioni multiple.
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L’accumulatore accumula energia
elettrica sotto forma di energia
chimica e la eroga a un utilizzatore.
Questo processo di carica e di
scarica può essere ripetuto molte
volte.
La prima figura mostra un
accumulatore per automobile
formato da sei celle.
La seconda figura mostra una
singola cella.
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Il magnete è un corpo di ferro che
è stato magnetizzato e genera
attorno un campo magnetico.
I due poli: le estremità di un
magnete si chiamano poli e sono
detti polo nord (N) e polo sud (S).
Poli dello stesso tipo si respingono,
poli di tipo diverso si attraggono.
L’elettromagnete è un magnete
che si può accendere e spegnere
così che si possa decidere quando
deve funzionare da elettromagnete
e quando no. E’ costituito da un filo
di rame avvolto su un pezzo di
metallo ferroso.
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20
L’alternatore è una macchina rotante che,
quando gira, genera corrente alternata.
La dinamo delle biciclette è un piccolo
alternatore costituito da:
- un rotore, magnete cilindrico con
quattro poli Nord e quattro poli Sud;
- uno statore, costituito da otto piastre di
ferro a contatto con un rocchetto di filo di
rame con moltissimi elettroni liberi.
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• Lampade
• Campanello elettrico
• Ferro da stiro
• Frullatore
• Lavatrice
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Lampada comune o a
incandescenza: dura circa
1000 ore di accensione, costa
poco ma è poco efficiente, cioè
consuma molto rispetto alla
luce che emette.
Lampada a fluorescenza:
dura circa 8000 ore di
accensione, è più costosa ma è
molto efficiente, cioè consuma
poco rispetto alla luce che
emette.
Lampada a LED: circa 30000
ore di accensione, costa poco
più di una fluorescente, è
efficientissima.
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Il campanello è formato da una parte meccanica (campana
metallica e martelletto) e da un circuito elettrico con un
elettromagnete.
Funzionamento: premendo il pulsante l’elettromagnete si
magnetizza, attira la lamina e il martelletto batte sul
campanello; allo stesso tempo si interrompe il contatto con la
vite, l’elettromagnete si smagnetizza e la lamina flessibile
torna nella posizione di partenza.
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24
Il ferro da stiro è costituito
da:
- il manico con attacco del
filo elettrico e pulsanti per il
vapore;
- il serbatoio dell’acqua;
- la piastra, dotata di fori
per l’uscita del vapore.
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25
Il frullatore è formato da
tre elementi:
- il basamento che
contiene il motore con la
parte elettrica e l’albero
motore;
- il bicchiere dotato sul
fondo di un utensile
formato da sei fruste di
metallo;
- il motore formato da
due pezzi: la parte fissa
(statore) e la parte
rotante (rotore).
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La parte interna contiene
la grossa vasca cilindrica
in cui si trova il cestello
per gli indumenti. Il
cestello è azionato da
una grossa puleggia
(ruota) collegata al
motore elettrico. Dentro
la vasca c’è la serpentina
elettrica con la resistenza
e il termostato.
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27
• La scossa elettrica
• Per evitare la scossa
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28
Contatto diretto:
la persona sta
sistemando la
presa senza avere
staccato
l’interruttore
generale e per
errore tocca i cavi.
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Contatto diretto:
la donna tocca un
filo scoperto in
tensione senza
saperlo; se le suole
sono di gomma
non prende la
scossa.
Contatto
indiretto:
il ragazzo tocca la
lavatrice che è in
tensione per un
cavo elettrico
difettoso a sua
insaputa.
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29
Non tenere apparecchi
elettrici sul bordo della
vasca o lavandino.
Non impugnare
l’asciugacapelli con le
mani bagnate.
Non toccare la vite
metallica del
portalampada per
cambiare una
lampadina.
Non avvolgere il filo
sul ferro da stiro caldo.
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30
• Potenza di un apparecchio
• Potenza impegnata
• Consumi bimestrali
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31
La tabella mostra i
consumi approssimativi
dei vari apparecchi:
- gli apparecchi con
resistenza richiedono
molta energia;
- gli apparecchi con solo
motore consumano
molto meno;
- gli apparecchi “luce e
suono”, assorbono poca
potenza.
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La potenza impegnata è
quella disponibile in
ogni appartamento in
base al contratto con la
Società Elettrica. Essa è
riportata anche sulla
bolletta bimestrale.
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Scaldabagno elettrico: è l’apparecchio che più incide sui
consumi; è meglio scegliere un modello di dimensioni non
eccessive.
Lavatrice: i consumi riguardano soprattutto l’energia necessaria
per scaldare l’acqua. Utilizzare la lavatrice a pieno carico e
preferire i programmi di lavaggio a temperature non elevate.
Lavastoviglie: i consumi dipendono soprattutto dall’energia per
scaldare l’acqua. Utilizzare la lavastoviglie solo a pieno carico.
Frigorifero: scegliere un modello di dimensioni adeguate.
Illuminazione: non tenere le lampade accese inutilmente.
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35
•Cosa devo illuminare?
•Per quanto tempo devo illuminare?
•Quanta energia mi serve?
•Come mi procuro l’energia?
•Come devo controllare l’accensione e lo
spegnimento?
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•Il piazzale della scuola antistante
l’entrata principale, ampio circa 500 metri
quadri.
Mi servirà una lampada da 200 lumen.
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•Per il solo tempo necessario a consentire
alle persone di attraversare il piazzale di
sera.
Ipotizzo che sia sufficiente 1 minuto per
attraversare il piazzale.
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•Ipotizzo di usare una sorgente luminosa a basso
consumo (LED) che per erogare una quantità di
luce di 200 lumen consuma circa 10W di
potenza.
•Ipotizzo che in un giorno ci siano 30 persone
che attraversano il piazzale di notte.
•Applico la formula dell’energia: E = P·t
E = 10W ·(30·(1/60))h = 5 Wh
Ho bisogno di 5 Wh di energia ogni giorno.
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•Non voglio consumare energia elettrica prelevata dalla rete
di distribuzione.
•Devo usare una fonte di energia alternativa e scelgo il
fotovoltaico.
•Devo catturare l’energia del sole e immagazzinarla in un
accumulatore perché mi servirà quando il sole non c’è.
Devo dimensionare il pannello fotovoltaico per catturare
tutta l’energia che mi serve.
Devo orientare il pannello in modo che catturi più energia
possibile dal sole.
Devo dimensionare l’accumulatore perché possa contenere
tutta l’energia che mi serve.
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•Devo rivolgere il pannello fotovoltaico all’azimuth più
conveniente (180°ossia a SUD);
•Devo conoscere la radiazione solare disponibile a Mola di
Bari sul piano orizzontale (siti, norme tecniche).
•Devo capire di quale angolo (tilt) devo inclinare il pannello
fotovoltaico per produrre più energia possibile quando ne ho
più bisogno (60°per ottimizzare l’inverno).
•Devo calcolare la radiazione disponibile sul piano inclinato
del pannello solare così come l’ho orientato.
•Devo conoscere il rendimento del pannello fotovoltaico
(circa 20%).
•Devo calcolare la dimensione del pannello necessaria a
catturare l’energia che mi serve (…..
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•Devo scegliere la tensione a cui far funzionare il mio
lampione (12V).
•Devo scegliere una batteria a 12Vche riesca a contenere
l’energia che mi serve.
•Voglio che la batteria possa contenere l’energia necessaria a
far funzionare il lampione per 5 giorni anche se il pannello
non funziona (periodo di cattivo tempo).
•La batteria deve contenere la seguente energia:
5 Wh/giorno •5 giorni = 25 Wh
•Poiché la batteria è a 12 V devo sceglierla a
25 Wh/12V = 2,1 Ah
Mi serve una batteria a 12V con capacità almeno 2,1 Ah
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•Voglio evitare che sia l’utente ad accendere e spegnere la luce
perché potrebbe dimenticarsi di spegnere (quindi consumare
inutilmente energia preziosa) o potrebbe tenerla accesa troppo
tempo inutilmente (quindi consumare inutilmente energia
preziosa) .
•Voglio che la luce si accenda AUTOMATICAMENTE solo quando c’è
una persona nel piazzale e che si spenga AUTOMATICAMENTE
quando non c’è nessuno.
•Voglio poter decidere quanto tempo deve rimanere accesa la luce
prima che si spenga AUTOMATICAMENTE .
•Voglio che la luce non si accenda di mattina quando c’è gente nel
piazzale (consumerebbe inutilmente energia preziosa).
•Mi serve un interruttore automatico che sia in grado di accendersi
se c’è qualcuno, spegnersi dopo un certo periodo e che non si
accenda quando c’è la luce del sole.
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