L’ELETTRICITÀ L’ELETTRICITÀ L’ENERGIA ELETTRICA L’energia elettrica è la fonte energetica che si ottiene dall’impiego di una corrente elettrica. Quest’ultima può essere definita come un flusso ordinato di elettroni: è il risultato, infatti, del movimento in un’unica direzione delle cariche negative (gli elettroni) presenti all’interno di un materiale. L’ELETTRICITÀ / L’ENERGIA ELETTRICA Alcuni materiali, chiamati corpi conduttori, trasmettono corrente elettrica con più facilità di altri. Il motivo è da ricercare nella loro struttura molecolare. Gli atomi dei conduttori sono molto ravvicinati tra loro: questa configurazione comporta la presenza di molti elettroni liberi, capaci cioè di muoversi liberamente e di costituire un flusso ordinato se opportunamente direzionati. L’ELETTRICITÀ / L’ENERGIA ELETTRICA Il dispositivo che direziona tale movimento è detto generatore di corrente. Esso presenta un polo negativo e uno positivo: il primo respinge gli elettroni, mentre il secondo li attrae. In questo modo la corrente elettrica procede in un unico verso. L’ELETTRICITÀ LE GRANDEZZE ELETTRICHE E I CIRCUITI Le grandezze che descrivono la corrente elettrica sono tre: intensità (I): si misura in ampere (A) e indica il numero di elettroni che attraversano in un secondo una sezione del conduttore; tensione (V): si misura in volt (V) e indica la forza con cui sono spinti gli elettroni all’interno del conduttore; L’ELETTRICITÀ / LE GRANDEZZE ELETTRICHE E I CIRCUITI resistenza (R): si misura in ohm (Ω) e indica la resistenza opposta dal conduttore al flusso di elettroni. Tali grandezze sono legate tra loro attraverso la legge di Ohm, la quale afferma che l’intensità di corrente (I) è uguale al rapporto tra la tensione (V) e la resistenza (R). L’ELETTRICITÀ / LE GRANDEZZE ELETTRICHE E I CIRCUITI Un circuito elettrico è costituito da un filo conduttore, da un generatore di corrente e da uno o più utilizzatori, quegli elementi, cioè, che funzionano grazie alla corrente del circuito. Questi ultimi possono essere collegati in serie o in parallelo. La potenza elettrica (P), cioè la quantità di lavoro che produce un utilizzatore, si misura in watt (W); il suo consumo si descrive invece in wattora (Wh). L’ELETTRICITÀ I GENERATORI I generatori di corrente sono in grado di ottenere energia elettrica dalla trasformazione di energia chimica o meccanica. Le pile devono il loro funzionamento a una miscela di sostanze chimiche che, reagendo tra loro, creano un accumulo di cariche opposte alle loro estremità (elettrodi). L’ELETTRICITÀ / I GENERATORI In commercio esistono inoltre particolari pile che possono essere ricaricate, dette anche accumulatori. A differenza delle normali pile, gli accumulatori non generano corrente elettrica, ma la conservano. Ne sono un esempio le batterie delle auto o quelle degli smartphone. L’ELETTRICITÀ / I GENERATORI L’elettromagnetismo afferma che un avvolgimento di filo di conduttore, se fatto ruotare all’interno di un campo magnetico produce una corrente elettrica all’interno del filo stesso. Tale principio è alla base dei generatori di corrente meccanici, come la dinamo e l’alternatore. La prima, di dimensioni solitamente ridotte, produce corrente continua; il secondo, di dimensioni maggiori, genera corrente alternata. L’ELETTRICITÀ / I GENERATORI Si parla di corrente continua quando il flusso di elettroni si muove in un’unica direzione. È il tipo di corrente generata da pile, accumulatori e dinamo e che viene utilizzata per alimentare gli apparecchi elettronici. Se la corrente è alternata, invece, gli elettroni invertono il loro senso di marcia ad intervalli di tempo regolari. È il caso, ad esempio, della corrente elettrica degli impianti domestici. L’ELETTRICITÀ EFFETTI DELLA CORRENTE ELETTRICA Il fluire della corrente elettrica in un conduttore ha tre effetti: termico: la resistenza del conduttore provoca una dispersione di energia sotto forma di calore; luminoso: un filamento può scaldarsi al punto di assumere un colore bianco brillante ed emettere luce; elettromagnetico: il flusso crea un campo elettromagnetico. L’ELETTRICITÀ DISTRIBUZIONE DELLA CORRENTE ELETTRICA Molto spesso l’energia che utilizziamo proviene dagli elettrodotti, grandi infrastrutture per il trasporto di elettricità che partono dalle centrali elettriche e si estendono per decine di chilometri. Per evitare eccessive dispersioni, la corrente appena prodotta viene modificata da un trasformatore elevatore. Una volta giunta in città è poi nuovamente convertita e riportata a tensioni più basse. L’ELETTRICITÀ / DISTRIBUZIONE DELLA CORRENTE ELETTRICA Le operazioni di dispacciamento comprendono la produzione, la gestione e la distribuzione dell’energia elettrica effettuate in base ai consumi degli utenti finali. Tali consumi possono essere molto variabili, come ad esempio dalle ore notturne a quelle diurne: è dunque indispensabile ottimizzare le attività in modo da prevedere le richieste ed evitare sprechi di energia. L’ELETTRICITÀ L’IMPIANTO ELETTRICO DOMESTICO In genere la corrente arriva nelle abitazioni tramite linee elettriche interrate. Da qui passa al contatore, un dispositivo digitale in grado di registrare i consumi, e agli interruttori di sicurezza, il magnetotermico e il differenziale. L’ELETTRICITÀ / L’IMPIANTO ELETTRICO DOMESTICO Dalla scatola di derivazione i cavi elettrici si ramificano e raggiungono gli interruttori e le prese di tutta l’abitazione. I cavi sono composti da tre fili di rame (fase, neutro e messa a terra) e da una guaina isolante. Completa l’impianto il sistema di messa a terra, che garantisce l’incolumità dell’utente in caso di guasti.