Lezione n.4 – microcorso di elettronica per principianti: corrente elettrica

Per avere un flusso di elettroni è necessario che ci sia un movimento continuo in cui gran parte degli elettroni liberi si muove nella stessa direzione.

Se si crea un percorso che permette di far muovere gli elettroni da un materiale carico negativamente ad uno carico positivamente allora gli elettroni potranno fluire, quando ciò accade si dice che si ha una corrente elettrica ed il fluire di cariche elettriche continuerà fino a quando il percorso non viene interrotto oppure finchè la carica elettrica non è la stessa per entrambi i materiali.

Per avere una corrente misurabile è indispensabile che vi sia un movimento di una grande quantità di elettroni, dell’ordine del milione.

L’unità di misura della corrente elettrica è l’Ampere.
Un flusso di corrente di 1 Ampere corrisponde al movimento di 6,25 x 10^18 elettroni al secondo che passano in un un determionato punto.
Se non siete pratici con la notazione scientifica vi ricordo che il numero 6,25 x 10^18 corrisponde a 6.250.000.000.000.000.000 piuttosto grande non trovate ? 🙂

Direzione del flusso degli elettroni

Abbiamo detto che la corrente è un flusso di elettroni e questo flusso va sempre da un punto ad eccesso di elettroni, carico negativamente (-), verso un punto che non ha elettroni, carico positivamente (+).
Fate attenzione però che questa affermazione è vera se si considera la corrente come flusso di elettroni ciò che accade realmente nei conduttori.

Prima che si conoscesse la teoria dell’elettrone si pensava che la corrente fluisse dal (+) al (-) ed la simbologia di alcuni componenti riflette ancora questa teoria e quindi viene considerato che il verso della corrente è quello delle cariche positive da un punto a potenziale positivo (+) a quello a potenziale (-), quindi nonostante ciò la definizione originale di corrente elettrica resta ancora valida e viene oggi usata e quindi nella lettura e risoluzione di schemi elettrici considererete sempre il verso del flusso convenzionale di corrente.

 

Sorgenti di elettricità

Per far si che vi sia una corrente che fluisca continuamente è indispensabile una forma di energia che continuamente ponga in moto le cariche positive (secondo il flusso convenzionale).

Le sorgenti di energia elettrica possono essere di diverso tipo:

Attrito
Lo strofinamento di materiali, come visto nella lezione precedente, determina la formazione di cariche; probabilmente tale situazione è stata da voi sperimentata quando passeggiate su alcuni tipi di tappeti.

Azione chimica
Una batteria elettrica utilizza l’azione chimica di diversi materiali per produrre energia elettrica.

Pressione
Se su alcuni tipi di cristalli applicate una pressione è possibile produrre energia elettrica.

Calore
Il principio della termocoppia sfrutta proprio il calore applicato alla giunzione di due materiali diversi.

Magnetismo
Il movimento di un filo costituito da materiale conduttore in un campo magnetico determina il movimento degli elettroni verso un capo del filo.

Luce
Alcuni dispositivi, come le fotocellule, se colpiti da luce possono produrre energia elettrica.

Un robot per creare arcobalenti

L’artista svedese Akay ha creato un sistema robotizzato chiamato Robo-Rainbow in grado di realizzare splendidi arcobaleni con bombolette spray.
In estrema sintesi Robo-Rainbow è un progetto che fa uso di sistemi complicati per creare semplici atti di vandalismo 🙂 che io considero arte.
Il dispositivo trasportato da una bicicletta è costituito da un braccio estensibile in metallo alla cui sommità sono disposte sei bombolette spray contenente il colore.
Il braccio ha la possibilità di muoversi e descrivere un arco molto grande e viene sollevato da un sistema meccanico costituito da un sistema di pulegge formato da catene di biciclette e ruote dentate mosse da un trapano elettrico.
Un semplice circuito elettronico ed un trasmettitore radio (ricavato da un giocattolo) consente di controllare la rotazione del braccio e i servomotori che attivano gli ugelli delle bombolette.

Di seguito il video molto bello che ne descrive il funzionamento:

robo-rainbow from mudlevel on Vimeo.

Aggiornamenti laboratorio virtuale di elettronica

Ampliata la sezione Laboratorio virtuale di elettronica con una collezione di Applet Java dedicata ai principi di Kirchhoff:

1 legge di Kirchhoff

In un nodo di un circuito elettrico la somma algebrica delle intensità di correnti e nulla.

2′ legge di Kirchhoff

La somma algebrica di tutte le forze elettromotrici istantanee lungo i rami di una maglia di un circuito elettrico è nulla.

I Principio di Kirchhoff

Lezione n.3 – microcorso di elettronica per principianti: Elettricità statica

Molti di noi hanno vissuto anche solo per gioco fenomeni di elettrostatica, come ad esempio all’effetto di strofinio di un palloncino sui capelli che ne provoca l’attrazione, oppure all’esperienza di scarica elettrica vissuta attraverso lo strofinio dei piedi con scarpe su di un tappeto e poi toccando una superficie metallica.

Abbiamo elettricità statica quando si ha un accumulo superficiale di cariche elettriche su di un corpo costituito da materiale isolante. L’accumulo di cariche avviene tipicamente per strofinio di materiali in ambiente secco.

Provate ad effettuare questo semplicissimo esperimento, se possibile eseguitelo in una giornata secca o in un ambiente con scarisissima umidità.
Strappate tanti piccoli pezzettini di carta, successivamente gonfiate un palloncino di gomma e strofinatelo sui vostri capelli, lo strofinio rimuove alcuni elettroni dai vostri capelli che vengono raccolti dal palloncino facendogli assumere una carica elettrica negativa.
Avvicinate ora il palloncino vicino ai pezzettini di carta, noterete che tutti saranno attratti dal palloncino.


Effettuare ora un altro semplicissimo esperimento.
Provate a prendere un barattolo di vetro o una bottiglia con la possibilità di poter essere chiuso mediante un tappo di sughero, inseritevi un filo di rame come rappresentato in figura e realizzate due ganci alle estremità.
Utilizzando dei guanti piegate un pezzettino di stagnola e riponetela sul gancio nella parte interna del contenitore.

Ora riutilizzando il palloncino usato nell’esperienza precedente, opportunamente strofinato sui capelli, avvicinatelo al gancio esterno, noterete che le due superfici di della stagnola si allontaneranno, in quanto entrambe assumono stessa carica (cariche di stesso segno si respingono, cariche di segno opposto si attraggono), allontanando il palloncino le due parti della lamina di stagnola si avvicineranno.

Bene avete avete appena costruito un elettroscopio!

Questa lezione si conclude con un breve documentario diviso in due parti in cui potrete approfondire l’argomento trattato.

Nella prossima lezione parleremo di corrente elettrica.

Batterie dalla A alla Z

Qualche settimana fa avevo segnalato il video: Ampere – A to Z of Electronics un documentario su Ampere le sue scoperte ed ovviamente la la corrente elettrica.
Oggi vi segnalo: Batteries – A to Z of Electronics sulla storia e la tecnologia delle batterie: