L'elettricità: materiali conduttori, isolanti e circuiti elettrici

Materiali Conduttori ed Isolanti

L'ELETTRICITA' Materiali conduttori ed isolanti Conduttori e isolanti vi sono materiali che favoriscono il passaggio di elettricità altri materiali non lasciano passare l'elettricità come per esempio i metalli e l'acqua cattivi conduttori il rame si tratta per esempio della plastica, del vetro, della ceramica, del legno per questa loro caratteristica si chiamano buoni conduttori i fili elettrici di rame sono avvolti nella plastica in modo che l'elettricità non fuoriesca lungo il suo percorso svolgono cioè la funzione di isolanti

Struttura Atomica

STRUTTURA ATOMICA protone neutrone elettrone

Reti Cristalline e Ioni

RETICOLO CRISTALLINO DI UN SOLIDO ione elettrone esterno - pag. 1

Conduttori Elettrici

CONDUTTORI I conduttori sono sostanze che consentono alle cariche elettriche di spostarsi agevolmente al loro interno Gli elettroni periferici che si muovono rapidamente nel reticolo cristallino prendono il nome di elettroni di conduzione.

1. conduttori metallici sono costituiti da atomi che hanno nelle orbite esterne sempre meno di 4 elettroni, che entro il reticolo cristallino si sottraggono facilmente al legame con il singolo atomo e si spostano con grande libertà nell'interno del metallo. + + + . + + + + + + + + + + e . + + + + + + + + + + + + + I metalli sono buoni conduttori di elettricità. Non tutti i conduttori trasportano l'elettricità altrettanto bene: il ferro conduce sei volte di meno dell'argento (che è il miglior conduttore che vi sia, ma è troppo costoso. Certe sostanze, fra le quali alcuni metalli, quando sono portate a temperature molto basse diventano superconduttori, cioè conduttori perfetti.

Isolanti Elettrici

ISOLANTI Gli isolanti sono sostanze all'interno delle quali ye le cariche elettriche non si possono spostare e rimangono fisse Gli atomi degli isolanti hanno più di 4 elettroni, fortemente impegnati nei legami e non disponibili per la conduzione. La carta, il legno, il vetro, la gomma, la ceramica, le fibre tessili e le materie plastiche sono cattivi conduttori di elettricità. ... e i liquidi ? Molti di essi, come l'olio e la benzina, sono ottimi isolanti. L'acqua pura è un isolante, ma se contiene disciolti sali o acidi diventa conduttore, tanto migliore quanto maggiore è la quantità di queste sostanze. Una differenza importante fra i metalli e le soluzioni acquose conduttrici è che in queste ultime alcuni atomi non sono più neutri, ma hanno acquistato carica elettrica positiva o negativa (sono diventati ioni). In questo caso il passaggio di corrente non significa soltanto trasporto di cariche elettriche, ma anche spostamento di materia (elettrolisi). ... e i gas ? In condizioni normali sono ottimi isolanti, ma a volte presentano una certa conducibilità, come dimostrano i fulmini (scariche elettriche che attraversano l'aria) pag. 2

Elettroliti e Soluzioni Elettrolitiche

.ELETTROLITI E SOLUZIONI ELETTROLITICHE I composti ionici come NaCl immersi nell'acqua subiscono un processo di SOLVATAZIONE. La Molecola d'acqua è polarizzata + Na* + CI + + + I solidi ionici sono costituiti da ioni di segno opposto + + + + Na CI + + + + + + + + + + Una soluzione con soluto ionico viene definito ELETTROLITA. La soluzione acquisisce infatti la capacità di condurre elettricità.

Corrente Elettrica nei Liquidi

LA CORRENTE ELETTRICA NEI LIQUIDI + - i + - T + O - + + 0 + i +) soluzione elettrolitica pag. 3

Intensità di Corrente Elettrica

L'intensità di corrente elettrica + + + + + + S intensità di corrente elettrica (A) carica elettrica (C) AQ i = At intervallo di tempo (s) Si definisce intensità di corrente elettrica il rapporto tra la quantità di carica che attraversa una sezione del conduttore e l'intervallo di tempo impiegato ad attraversarlo. Un tipico cavo (o filo che dir si voglia) per il trasporto della corrente è costituito da un nucleo di conduttore (es. un filo di rame) rivestito da una guaina isolante (es. in materiale plastico). filo conduttore guaina isolante pag. 4

Verso della Corrente Elettrica

VERSO AL CONTRARIO! Per convenzione, il verso della corrente elettrica è quello in cui si muovono le cariche positive : >> il moto dei portatori di carica in un metallo (gli elettroni, carichi negativamente) avviene nel verso opposto a quello fissato per la corrente convenzionale. i + + + + - - + ++ N.B. Il movimento delle cariche dipende dal punto di vista. Infatti, se immaginassi di muovermi "a cavallo" di un elettrone, allora vedrei i protoni muoversi nel verso opposto! la corrente si muove da punti a potenziale maggiore verso punti a potenziale minore. V + Una carica positiva scende dove il potenziale è minore, una carica negativa sale dove il potenziale è maggiore - + pag. 5

Moto di Cariche e Liquidi

Un moto di cariche è simile al moto di un liquido. Per fare scorrere l'acqua in una con- duttura occorre che il liquido si trovi a livelli diversi, in modo che un volumet- to d'acqua posto ai due livelli abbia una differenza di energia potenziale. Per far muovere le cariche è ne- cessaria una differenza di potenzia- le elettrico: le cariche positive se- guono la «discesa di potenziale» mentre quelle negative la risalgono. AV 1 + + dislivello corrente del liquido + + - + A B

Elementi di un Circuito Elettrico

ELEMENTI DI UN CIRCUITO ELETTRICO ELEMENTARE utilizzatore generatore interruttore INTERRUTTORE GENERATORE (pila) + UTILIZZATORE (lampadina) FILO CONDUTTORE pag. 6

Simboli CEI e Generatori

Elemento Simbolo CEI Denominazione pila + batteria di pile lampadina 0 interruttore aperto interruttore chiusa resistenza elettrica In un circuito elettrico è sempre presente un generatore (di tensione o di corrente). Il generatore di tensione è una pila, ai cui due poli sono attaccati i capi del filo elettrico. Il suo compito consiste nel mantenere una differenza di potenziale (o tensione) costante tra tali poli. corrente tensione + generatore di tensione pag. 7

Mantenimento della Corrente

Un dislivello in un fluido determina una corrente di liquido che continua finché la differenza di livello non si annulla. Quando il liquido si trova allo stesso livello. la corrente non flui- sce più. A Per mantenere la corrente del li- quido, occorre ricreare il dislivello con una pompa. pompa + - B

Lampadina ad Incandescenza

LAMPADINA AD INCANDESCENZA Bulbo di vetro Vuoto Filamento di tungsteno Attacco a vite Edison (Polo laterale) Isolante Polo inferiore pag. 8

Effetto Joule

Effetto Joule L'effetto Joule consiste nel riscaldamento di un conduttore metallico ohmico attraversato da corrente elettrica. Questo fenomeno è dovuto al fatto che una carica che si muove attraverso il conduttore trasferisce energia (aumento di temperatura causata dagli urti coi singoli atomi) al metallo e una parte del lavoro si trasforma in calore. 4 + + + + aumenta la temperatura + + (+) + 4 00 energia potenziale elettrica energia cinetica energia termica pag. 9