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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.

Guarda un po’ cosa ho trovato in archivio: microcorso di elettronica per principianti

Perché un microcorso per principianti di elettronica?

Non me ne vogliano i colleghi di discipline scientifiche, sicuramente saranno loro i primi a spaventarsi nel leggere queste brevissime lezioni e notare che i contenuti sono ridotti ai minimi termini e che la matematica e quasi assente, ma questo corso per principianti nasce da un piccolo progetto di qualche anno fa quando mi venne richiesta, per una serie di attività per l’orientamento scolastico, la realizzazione per gli studenti di terza media di un brevissimo e semplicissimo corso di elettronica corredato da piccoli esperimenti divertenti di elettrostatica, elettronica ed elettromeccanica da realizzare presso i laboratori di un istituto superiore, in modo che gli studenti interessati potessero ancor di più essere sicuri sulla scelta che da li a pochi mesi avrebbe condizionato tutto il loro percorso di studi.
La scorsa settimana nell’organizzare i corsi di recupero per alcuni miei allievi di terza superiore, scartabellando tra le mie vecchie dispense ho ritrovato la cartellina del progetto, tutto in versione analogica 🙂 (progetto scritto su carta a mano) e non so per quale motivo ho collegato questi appunti e il ricordo di quell’esperienza ad alcune frasi che ho scritto qualche tempo fa nell’articolo: Chi ha paura della matematica? L’insegnante o l’allievo?

Gli studenti giungono all’istituto professionale perché ultima spiaggia, il professionale ormai è il luogo che accetta chi ha fallito in altre scuole per causa propria o per insegnanti che non sono riusciti ad instaurare un rapporto educativo con l’allievo.

non voglio che l’istituto professionale “sia scuola di parcheggio”, ma luogo di studio e creatività…

piantala di sognare!

Toriniamo al piccolo corso.
Poiché non volevo che queste poche righe venissero cestinate ho deciso di renderle pubbliche, magari potranno servire per implementare da altri idee migliori, o ancora per aiutarmi, ampliando questi appunti, ad aiutare coloro che passando per insuccessi scolastici tra un liceo ed ITIS arrivano all’IPSIA senza sapere cos’è una resistenza o un condensatore, come fare con queste persone?

Butto giù tutto e ricostruisco le fondamenta del loro sapere disordinato, piano piano… prima con un leggerissimo corso di elettronica, poi si va verso la robotica per aumentare la loro voglia di sperimentare e scoprire, poi senza che l’allievo se ne accorga si trova ad usare diodi, transitor, operazionali e magicamente dispositivi più complessi come Arduino.

ancora il sognatore…. piantala!

Bene dopo questa serena e tranquilla introduzione 🙂 ho posto le basi per riscrivere in digitale, quei brevi appunti in una decina di articoletti semplici semplici che introdurranno all’elettronica in questa versione ho eliminato alcuni disegni integrando con video da YouTube, ma la semplicità è rimasta.

Questo microcorso è dedicato a:

  • tutti quegli allievi che hanno perso la voglia di studiare
  • agli studenti che non hanno mai sentito parlare di corrente elettrica
  • a chi è giunto al professionale perché non sapeva dove andare
  • all’autodidatta che vuole incominciare a capirci qualcosa
  • a mia suocera che mi guarda “stranita” quando gioco con schede elettroniche e diodi led
  • al collega che si ostina a spiegare le Trasformate di Lapace ad allievi che fanno difficoltà a risolvere derivate ed integrali
  • al collega di sostegno che con la scusa che non conosce l’elettronica vuole affibbiare a me la piena gestione didattica dell’allievo con difficoltà… caro collega ora ti frego, usa questi appunti per imparare e per far imparare l’allievo che segui.

Benvenuti al microcorso di elettronica per principianti.

Vai alla prima lezione.

Scultura cinetica

Sono rimasto impressionato dalla scultura cinetica di Seth Goldstein in grado di legare e slegare perfettamente una cravatta. E’ incredibile come azioni apparentemente semplici per un essere umano, viste realizzate da un automa risultano complesse e allo stesso tempo armoniose.

Un semplice simulatore di circuiti elettronici on-line

Se avete necessità di introdurre i concetti di base sull’elettricità, in una classe prima superiore o in una terza media, vi propongo oggi un simulatore di circuiti elettrici online essenziale, basato su Flash Player 10 con un’interfaccia grafica semplice e gradevole. Potete realizzare circuiti con batterie, luci, resistenze, ventole con possibilità di impostare il valore. Disponibili anche strumenti di misura: voltmetri, amperometri e ohmetri. Per ogni componente potete variarne il valore. Se volete provare il simulatore seguite il link.

Atanua, un fantastico simulatore logico

Sto provando in questi giorni, Atanua è un simulatore logico in real-time, ottimo per l’apprendimento della logica booleana e dell’elettronica. Il software ha una interfaccia grafica essenziale e semplice, adattissimo per essere utilizzato a scuola infatti gli allievi potranno in meno di 30 minuti apprenderne l’utilizzo e concentrasi immediatamente sull’apprendimento della materia.
Il software può essere provato per due settimane e poi acquistato.
Per un uso didattico è possibile richiedere una licenza gratuita.

L’interfaccia di Atanua è composta fondamentalmente da tre parti:

  • elenco dei componenti (area a)
  • l’area di lavoro (area b)
  • pulsanti per funzioni come il salvataggio e il caricamento (area c)

Sul sito di riferimento potrete vedere un rapido tutorial, ma tutto si realizza con semplici drag&drop dei componenti sull’area di lavoro, lo stato logico viene fissato con pulsanti e verificato mediante l’accensione e lo spegnimento di diodi led. Possibile anche utilizzare display a 7 segmenti e analizzatori di stati logici.
Il software è disponibile per MacOSX, Linux e Windows.

Di seguito alcuni video e immagini che ne mostrano l’utilizzo: