Si dimostra sperimentalmente che se strofiniamo una bacchetta di plastica su
di un panno essa è in grado di attrarre dei pezzettini di carta.
Questo fatto noi lo giustifichiamo dicendo che la bacchetta di
plastica si è caricata di elettricità negativa, cioè ha acquistato una carica
elettrica negativa durante lo strofinio con il panno. Quando noi
avviciniamo la bacchetta alla carta, si verifica che la carta si carica di
elettricità positiva e viene attirata dalla bacchetta di plastica.
Quindi l'esperienza ci dice che esistono delle cariche elettriche. La carica elettrica può essere di segno positivo, che indichiamo con + o di segno negativo che indichiamo con il - .
La carica elettrica si misura in Coulomb, che si abbrevia con la lettera C. Un elettrone possiede una carica elettrica negativa di 1,6 . 10-19 C.
Se le cariche elettriche sono ferme non si ha passaggio di corrente elettrica. Quando una carica elettrica si muove da un punto ad un altro si dice che vi è una corrente elettrica. Si dice corrente elettrica il movimento di cariche elettriche. La corrente si misura in ampere ( si legge: amper, senza la e finale), e si abbrevia con la lettera A.
Ogni grandezza elettrica si abbrevia con una lettera dell'alfabeto. Usiamo la lettera I per indicare la corrente. Esempio volendo dire che vi è una corrente di 10 Ampere scriviamo: I = 10 A, che vuol dire che vi è la corrente I che ha il valore di 10 ampere. Lo strumento che misura la corrente si dice amperometro.
Per la corrente vi sono multipli e sottomultipli, come nella seguente tabella.
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Si scrive |
Si legge |
Si moltiplica per |
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kA |
Chiloamper |
103 |
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mA |
Milliamper |
10-3 |
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m A |
Microamper |
10-6 |
I materiali esistenti in natura, li possiamo dividere in conduttori e in isolanti. Materiali conduttori sono quelli che consentono il passaggio della corrente elettrica. Sono conduttori l'argento, il rame, l'oro, l'alluminio, il ferro, l'acqua. Si dicono isolanti i materiali che non consentono il passaggio della corrente elettrica; sono isolanti il marmo, il legno, la gomma, le materie plastiche, la bachelite, il vetro, la carta.
Per far muovere le cariche elettriche occorre una certa forza. Un componente in grado di far muovere le cariche elettriche si dice generatore di tensione. Una pila è un generatore di tensione. Una batteria dell'auto è un generatore di tensione. La tensione si misura in volt, che si abbrevia con la lettera V. La tensione di solito la indichiamo con la lettera E. Esempio E = 12 V, vuol dire che esiste una tensione E, che ha il valore di 12 volt. Lo strumento che misura la tensione elettrica si dice voltmetro.
Per la tensione vi sono multipli e sottomultipli, come nella seguente tabella.
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Si scrive |
Si legge |
Si moltiplica per |
|
kV |
Chilovolt |
103 |
|
mV |
Millivolt |
10-3 |
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m V |
Microvolt |
10-6 |
Il generatore di tensione è in grado di separare le cariche elettriche, facendo in modo che tutte le cariche elettriche positive si trovino da un lato del generatore, invece tutte le cariche elettriche negative si trovano dal lato opposto del generatore.
Possiamo notare una pila stilo da 1,5 V, col polo positivo verso l'alto; e una pila a ossido di argento col positivo sul lato posteriore. (I marchi visibili sono di proprietà delle relative ditte costruttrici)
Il simbolo del generatore di tensione è il seguente.
Si dice morsetto o polo del generatore una delle due parti terminali di un generatore di tensione. Quindi il generatore ha due morsetti. Il morsetto si indica col simbolo:
Nel generatore vi è un morsetto positivo, che indichiamo col segno +, dove sono concentrate solo cariche positive. Vi è inoltre un morsetto negativo, che indichiamo col segno -, dove sono concentrate tutte le cariche negative.
Si dice circuito elettrico un percorso chiuso, partendo da un punto qualsiasi e tornando allo stesso punto. Ovviamente nel circuito vi deve essere almeno un componente elettrico. Il generatore di tensione è un componente elettrico. Una lampada è un componente elettrico e si indica col simbolo.
Un interruttore è un componente elettrico, e si indica col simbolo.
Se l'interruttore è aperto
non passa corrente.
Se l'interruttore è chiuso la corrente passa. Quindi dato un semplice circuito:
composto da generatore di tensione, interruttore e lampada, quando l'interruttore è chiuso nel circuito circola una certa corrente e la lampada si accende. Quando l'interruttore è aperto la corrente non può circolare nel circuito e la lampada si spegne. La linea che unisce i vari componenti rappresenta il filo elettrico. Il filo elettrico è fatto di rame, che è un materiale conduttore; l'esterno del filo è rivestito di materiale isolante, di solito polivinilcloruro, per evitare pericoli per l'utente.
Quando la corrente circola in un circuito incontra un certo ostacolo durante il percorso. Vale a dire che nonostante percorre il circuito alla velocità della luce, la corrente che può passare dipende da come è costruito il componente, cioè dalla sua lunghezza, dalla sua sezione, dal materiale utilizzato. Si dice resistenza di un componente elettrico l'ostacolo che esso oppone al passaggio della corrente elettrica. Unità di misura della resistenza è l'ohm, che si abbrevia col simbolo Ohm, che si legge ohm. La resistenza di solito la indichiamo con la lettera R. Esempio R= 1.000 Ω, vuol dire che esiste una resistenza R, che ha il valore di 1.000 ohm. Lo strumento che misura la resistenza si dice ohmmetro.
Per la resistenza esistono i multipli, secondo la seguente tabella:
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si scrive |
Si legge |
Si moltiplica |
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kΩ |
Chiloohm |
103 |
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MΩ |
Megaohm |
106 |
Notiamo, da sinistra, un resistore a filo da 50 Ω, un resistore ad impasto, un resistore variabile, detto potenziometro.
Ricordiamo che resistore è un componente, resistenza è la proprietà che ha il resistore.
Il simbolo elettrico del resistore è:
La resistenza di un filo si calcola con la seguente formula:
R = r L
S
Dove R è la resistenza, misurata in Ohm, r è la resistività del materiale misurata in Ω . mm2 / m , L è la lunghezza del filo misurata in metri, S è la sezione del filo misurata in mm2. Il r del rame è 0,0177 Ω . mm2 / m. Ogni materiale ha la sua resistività. Un buon conduttore ha una bassa resistività, cioè oppone poca resistenza al passaggio della corrente, invece un isolante ha una elevata resistività.
La legge di Ohm è una legge fondamentale dell'elettrotecnica. Essa indica la relazione fra la tensione e la corrente di un qualunque componente elettrico. La formula è la seguente:
V = R I
Dove V è la tensione ai capi del componente considerato, R è la resistenza del componente, I è la corrente del componente. Tale formula ci dice che vi è una proporzionalità diretta tra tensione e corrente del componente. Infatti, tenendo costante la resistenza del componente, all'aumentare della tensione applicata ai capi del componente aumenta la corrente che circola nel componente stesso.