Tratto dal libro di testo: TecnoMEDIA Smart - G. Arduino - Lattes
ELETTRICITÀ – 2 (Studiare da pag. 369 a pag. 373 del libro di testo) CIRCUITO ELETTRICO ELEMENTARE Un circuito elettrico elementare è costituito da un generatore, da un utilizzatore, da un conduttore che li collega e da un interruttore. Quando l’interruttore è aperto nel circuito non circola la corrente elettrica; quando l’interruttore è chiuso, grazie alla tensione fornita dal generatore si genera una corrente elettrica. LE LEGGI FONDAMENTALI DELL’ELETTROTECNICA L’elettrotecnica è la materia che studia l’elettricità e descrive i suoi fenomeni mediante leggi che rappresentano le relazioni tra le grandezze elettriche. La più importante è la LEGGE DI OHM che dice che la corrente che passa in filo conduttore e la tensione elettrica fra i due capi del filo sono direttamente proporzionali. Il fattore di proporzionalità si chiama RESISTENZA ELETTRICA e si misura in Ohm (Ω). Indicando con V la tensione (Volt), con I la corrente (Ampere) e con R la resistenza (Ohm), in formula si ottiene l’espressione della legge di Ohm: V = R x I. Questa espressione che si può scrivere anche: I = V / R oppure R = V / I La resistenza elettrica di un filo conduttore dipende: 1) dal materiale di cui è costituito il filo (e quindi se è più o meno conduttore); 2) dalle dimensioni del filo, cioè la sua lunghezza e la sua sezione. Quando le cariche elettriche si muovono in un circuito elettrico a causa della tensione elettrica applicata ai capi del circuito, è possibile che l’energia prodotta si trasformi in energia meccanica, mettendo per esempio in movimento un motore elettrico, o in energia termica, riscaldando il filo conduttore fino a renderlo incandescente. Si chiama EFFETTO JOULE il fenomeno per cui il passaggio di corrente elettrica attraverso un conduttore è accompagnato dallo sviluppo di calore. La grandezza che misura l’energia liberata nell’unità di tempo si chiama POTENZA e si misura in WATT. Se indichiamo con P la potenza (watt) vale la formula: P = V x I = R x I2= V2 /R L’ENERGIA liberata in un intervallo di tempo è data dal prodotto della potenza per il tempo; in elettrotecnica si usa come unità di misura il kilowattora (Kwh); se si indica tale energia con E e con t il tempo (ore) vale la formula: E = ( P x t ) / 1000 COLLEGAMENTO IN PARALLELO E IN SERIE Dato un circuito elettrico semplice composto da un pila, una lampadina e un interruttore, possiamo aggiungere una seconda lampadina secondo due schemi: il CIRCUITO IN SERIE oppure il CIRCUITO IN PARALLELO. Nel collegamento in parallelo le due lampadine sono sottoposte alla stessa tensione che è fornita dalla pila. Nel collegamento in serie le due lampadine sono sottoposte alla stessa corrente. Nel collegamento in serie se una delle lampadine si brucia la corrente cessa di scorrere e anche l’altra lampadina si spegne; nel circuito in parallelo, invece, se una lampadina si brucia l’altra continua a funzionare. Per questo negli impianti elettrici delle abitazioni gli elettrodomestici e i lampadari sono collegati in parallelo. Anche le pile, chiamate normalmente GENERATORI di corrente, possono essere collegate in parallelo o in serie. Nel primo caso la corrente che ciascuna pila deve fornire è minore per cui le pile dureranno più a lungo. PILE E ACCUMULATORI Le PILE sono dispositivi che utilizzano REAZIONI CHIMICHE per fornire energia elettrica. Una pila è costituita da due elementi metallici (ELETTRODI) immersi in una soluzione chimica (ELETTROLITA). Ai due elettrodi sono presenti cariche elettriche di segno diverso; se gli elettrodi vengono uniti con un filo di metallo, attraverso il filo inizia a passare corrente. Man mano che avvengono reazioni chimiche all’interno della pila per consentire la generazione di corrente le sostanze in essa contenute si consumano e la pila lentamente si scarica. Le pile comuni che vengono utilizzate negli apparecchi che utilizziamo normalmente sono chiamate PILE A SECCO perché l’elettrolita è inglobato in una pasta, così che non possa fuoriuscire. Alcuni tipi di pile hanno funzionamento REVERSIBILE: facendo scorrere la corrente elettrica in verso opposto a quella che genera la pila, si provocano reazioni chimiche con assorbimento di energia che ristabiliscono le condizioni iniziali nella pila che può essere nuovamente utilizzata; queste pile sono dette ACCUMULATORI o PILE RICARICABILI. Nelle autovetture vengono utilizzati accumulatori particolari chiamati BATTERIE: sono costituiti da più pile (dette CELLA o ELEMENTO) collegati fra di loro per fornire la tensione desiderata (in genere 12 volt). MINITEST 1. Descrivi un circuito elettrico elementare. 2. Cosa dice la legge di Ohm? 3. Da cosa dipende la resistenza elettrica di un filo conduttore? 4. Cos’è l’effetto Joule? 5. Con quale unità si misura la potenza elettrica? 6. Qual è la grandezza che si misura in kilowattora? 7. Qual è la differenza tra il collegamento in serie e quello in parallelo? 8. Cos’è e come è fatta una pila?
