Che cos'è l'elettricità? Flusso di carica elettrica e composizione atomica

Introduzione all'Elettricità

L'elettricità ci circonda alimentando la tecnologia che utilizziamo tutti i giorni come i nostri telefoni cellulari, computer, luci, elettrodomestici, ecc. Il suo utilizzo è così diffuso che senza di essa il mondo si fermerebbe o quasi.

Ma cos'è esattamente l'elettricità?

Definizione di Elettricità

CARRERA FRANCESCOChe cos'è l'elettricità? L'elettricità, o meglio la corrente elettrica, può essere definita come il flusso di carica elettrica.

Questa definizione più che dare risposte ci pone davanti molte altre domande:

Cosa sono queste cariche elettriche? Da dove vengono? Come possiamo spostarle? Come fanno le cariche ad accendere un lampadina e mettere i moto un motore?

Composizione Atomica e Elettricità

CARRERA FRANCESCOChe cos'è l'elettricità? Per spiegare cosa sia l'elettricità dobbiamo ingrandire fino ad arrivare agli atomi che compongono tutta la materia.

ELETTRONI ( carica negativa ) NUCLEO ( carica positiva ) Modello di atomo

Carica Elettrica

CARRERA FRANCESCOCarica elettrica La carica è una proprietà della materia e il concetto chiave che dobbiamo apprendere è che può essere di due tipi: positiva (+) o negativa (-).

Gli elettroni portano con se sempre una carica negativa, mentre i protoni sono sempre caricati positivamente. Entrambi portano la stessa quantità di carica, solo di tipo diverso.

Forza Elettrostatica

CARRERA FRANCESCOCarica elettrica La forza elettrostatica è una forza che opera tra le cariche. le cariche dello stesso tipo di respingono, mentre quelle di tipo opposto si attraggono.

Grazie a questa forza gli elettroni allontanano gli altri elettroni e i protoni li attraggono. Sarà lo strumento che ci permetterà di creare il flusso di cariche (elettroni).

+ si respingono si respingono si attraggono

Flusso di Cariche e Energia Elettrica

CARRERA FRANCESCOFlusso di cariche Se siamo in grado di liberare un elettrone da un atomo e costringerlo a muoversi, siamo anche in grado di creare energia elettrica.

Gli elettroni più vicini al nucleo sentono un'attrazione molto forte, quelli più lontani dal nucleo richiedono invece una forza minima per essere liberati.

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Corrente Elettrica

CARRERA FRANCESCOFlusso di cariche Consideriamo un filo di rame, composto di atomi di rame, in cui siamo riusciti a liberare un elettrone. Il nostro elettrone libero è tirato e spinto dalle cariche degli altri atomi e alla fine trova un nuovo atomo a cui attaccarsi; in tal modo espelle un altro elettrone, che ora è libero e cerca di fare la stessa cosa. Questo effetto a catena può continuare all'infinito e creare un flusso di elettroni chiamato corrente elettrica.

I O + + - + + I

Conducibilità dei Materiali

CARRERA FRANCESCOConducibilità Elementi con elevata conducibilità, che hanno molti elettroni liberi, sono chiamati conduttori. Questi tipi di materiali sono usati per i cavi e altri componenti che devono facilitare il flusso di elettroni.

Conduttori comuni sono i metalli ed in particolare il rame, l'alluminio, l'argento e l'oro.

Elementi con bassa conduttività sono chiamati isolanti. Gli isolanti hanno un ruolo altrettanto importante dei conduttori: impediscono il flusso di elettroni. Isolanti comuni sono il vetro, la gomma la plastica e anche l'aria.

La Corrente Elettrica in Movimento

CARRERA FRANCESCOLa corrente elettrica La corrente elettrica è la forma di energia che alimenta tutti i nostri apparecchi elettrici. Questa forma di energia esiste quando le cariche sono in movimento continuo, la corrente elettrica è dinamica.

Per scorrere la corrente richiede un circuito chiuso di materiale conduttivo, senza interruzioni di materiale isolante.

Abbiamo capito come gli elettroni possono fluire ma come si fa a farli scorrere?

La Tensione Elettrica

CARRERA FRANCESCOLa tensione La tensione è la differenza di potenziale tra due parti del circuito. Ci dà un'idea della spinta che ricevono le cariche.

Quando in un conduttore una zona in cui abbondano le cariche negative queste tendono a fluire verso le zone più vuote, dal potenziale "basso" a quello "alto".

. . + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + . + + + + + + + + CARRERA FRANCESCOCircuito elettrico Abbiamo ora tutti gli ingredienti che ci servono per capire l'elettricità:

• La corrente elettrica è un flusso di cariche, generalmente elettroni liberi.
• Un circuito chiuso di materiale conduttivo fornisce un percorso dove gli elettroni possono fluire liberamente.
• Abbiamo bisogno di una sorgente (tensione) che spinga gli elettroni da un punto a basso potenziale a uno ad alto potenziale.

Le Batterie come Fonti di Tensione

CARRERA FRANCESCOCircuito elettrico Le batterie sono fonti comuni che convertono energia chimica in energia elettrica. Su un terminale sono presenti cariche negative in eccesso, mentre sull'altro ci sono cariche positive in eccesso.

Si tratta di una differenza di potenziale che aspetta solo di agire.

+ + + + + + + + + + 0000 000

Circuito Elettrico Semplice

CARRERA FRANCESCOCircuito elettrico Se colleghiamo una lampadina alla batteria con fili conduttivi ed un interruttore, abbiamo un circuito semplice.

Gli elettroni si muovono molto lentamente ma il movimento colpisce l'intero circuito quasi istantaneamente (stiamo parlando della velocità della luce). Quando l'interruttore si chiude gli elettroni più vicini alla lampadina inizieranno ad attraversarne i filamenti trasformando l'energia elettrica in luce.

Flusso di Elettroni

CARRERA FRANCESCOCircuito elettrico + Electron flow

CARRERA FRANCESCO