Energia elettrica Si fonda sulla costituzione dell atomo che è costituito da particelle più piccole : neutroni (carica neutra) e protoni (carica +) che costituiscono il nucleo ed elettroni (carica negativa) che ruotano in zone orbitali intorno al nucleo. L atomo nel suo complesso è neutro perché ha l equilibrio tra protoni ed elettroni presenti nello stesso numero.
Le forze elettromagnetiche mantengono questo equilibrio tenendo insieme le particelle. Esistono alcuni materiali detti conduttori (i metalli appartengono a questa categoria) nei quali, per determinate condizioni indotte dall esterno, un elettrone può abbandonare il suo atomo originario per spostarsi ad un atomo vicino generando atomi con carica positiva(quelli che perdono l elettrone). Questi ultimi si chiamano IONI POSITIVI- CATIONI. Quelli invece che hanno carica negativa(perché guadagnano gli elettroni si chiamano IONI NEGATIVI ANIONI. Il prossimo video è interessante perchè mostra quali infinitesime siano le dimensioni dell atomo e quale rapporto di coesione è presente tra gli elementi che lo costiuiscono. https://www.youtube.com/watch?v=sxxbgcfpo3u
La causa di questo spostamento di elettroni si chiama TENSIONE ELETTRICA O DIFFERENZA DI POTENZIALE Unità di misura: VOLT l effetto conseguente è il flusso degli elettroni che ritornano agli atomi originari e si chiama: CORRENTE ELETTRICA O INTENSITA Unità di misura: AMPERE Il conduttore oppone sempre una certa resistenza al flusso degli elettroni in misura diversa a seconda del tipo di conduttore, della lunghezza della sezione. Questa grandezza è la RESISTENZA ELETTRICA Unità di misura : OHM Queste tre grandezze V,I,R sono in relazione secondo la LEGGE DI OHM
LEGGE DI OHM Enunciato: Esiste una proporzionalità tra INTENSITA (I) E TENSIONE (V). Il fattore di proporzionalità è la R Formule: I = V/R V = I x R R = V/I La resistenza R è direttamente proporzionale alla lunghezza del filo conduttore e inversamente proporzionale alla sezione del filo. I = V/R L intensità è direttamente proporzionale alla tensione e inversamente proporzionale alla resistenza.
Gli apparecchi elettrici trasformano l energia elettrica in altre forme di energia. Generalmente producono sempre una trasformazione che produce energia termica. Questa trasformazione si chiama EFFETTO JOULE cioè TRASFORMIAMO L ENERGIA ELETTRICA IN LAVORO. Se ne ottiene una POTENZA Oppure P=(VxV)/R P= (IxI) xr P = V x I L unità di misura della POTENZA sono i WATT (w) o meglio il suo multiplo è il Kilovatt (Kw) La POTENZA esprime la capacità di compiere un lavoro. Se rapportiamo il lavoro alla quantità di tempo impiegato a compierlo, l unità di misura che noi adoperiamo per quantificare questa trasformazione dell energia elettrica il lavoro è: KWh (Potenza per l unità di tempo).
Gli effetti della corrente elettrica sono: EFFETTO JOULE Effetto termico prodotto dal passaggio degli elettroni nel conduttore che oppone resistenza. Il prossimo video è interessante perché mostra alcune applicazioni dell effetto termico e l utilizzo dei circuiti. https://www.youtube.com/watch?v=d0spxbcexnw EFFETTO CHIMICO Si manifesta facendo passare gli elettroni in una soluzione liquida chiamata elettrolisi ed è un processo che consiste nell estrarre una sostanza da una soluzione di un sale che la contiene,, attirandone gli ioni su un elettrodo immerso nella soluzione. Questo processo avviene nella cosiddetta cella elettrolitica. Il prossimo video mostra un simpatico esperimento fatto in casa che mostra come si fa una cella elettrolitica e come avviene il flusso di corrente elettrochimico. https://www.youtube.com/watch?v=6oxiw5knuca
Nella soluzione elettrolitica immergendo un catodo (polo negativo) e un anodo (polo positivo) vedremo le particelle positive (cationi +) che vanno verso il catodo e quelle negative (anioni -) che vanno verso l anodo (+)
Altre applicazioni dell Effetto chimico: Galvanostegia: Collegando un elemento metallico all estremità del catodo e all anodo un metallo che serve per ricoprire l elemento, ed immergendoli in una soluzione elettrolitica costituita da una soluzione di sale del metallo con cui si vuole ricoprire, possiamo rivestire di uno strato sottile l intero elemento con un metallo a nostra scelta (esempio placcare in oro, argento, cromare, stagnare, zincare, nichelare). Ramatura:https://www.youtube.com/watch?v=ZGnOutkEBNw Galvanoplastica: Analogo procedimento ma viene utilizzato su uno stampo in grafite. Estrazione di metallo puro: Usando una soluzione elettrolitica dal sale del metallo da trattare ed inserendo nella soluzione un catodo e un anodo, il metallo puro si deposita intorno al catodo(-) separandolo dal resto del materiale. Si usa per l alluminio, il nichel, il cobalto, il piombo, lo stagno, il rame l oro e l argento.
Pila a secco(la clanchè). La soluzione liquida viene sostiuita da una pasta di biossido di manganese + cloruro di ammonio. All interno di questa pasta è immerso un cilindro di carbonio (che è un elettrodo) ed il tutto è inserito in un contenitore esterno, cilindrico, di zinco (che costituisce l altro elettrodo). Principio delle Pile ZINCO/CARBONE.
Pila alcalina: E analoga a Le clanchè ma utilizza come pasta elettrolitica un composto di metalli alcalini di solito idrossido di potassio. Pile all ossido di argento: Pile di piccole dimensioni.