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ELETTRICITÀ

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La corrente elettrica

•L’elettricità risiede nell’atomo

•Cos’è la corrente elettrica

•Vantaggi e svantaggi

•Conduttori e isolanti

•Tre grandezze della corrente

•Potenza ed energia

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L’elettricità risiede nell’atomo

Struttura dell’atomo: al centro c’è il nucleo formato da protoni e neutroni ben legati tra di loro; lontano dal nucleo si trovano gli elettroni.In ogni atomo i protoni, dotati di carica elettrica positiva, attraggono gli elettroni, di carica negativa, con una forza elettrica. L’elettricità è quindi la “colla” che tiene insieme l’atomo.

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Cos’è la corrente elettrica

Cavo di rame scollegato: l’interno del metallo è formato dai nuclei degli atomi e dai loro elettroni. E’ disegnato però solo un elettrone libero che si sposta tra i nuclei rimanendo però nella stessa zona.

Cavo di rame collegato al generatore: il filo di rame è collegato con una pila e una lampadina; l’elettrone si muove quindi a zig zag verso il morsetto positivo della pila, dal quale è attratto.

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Vantaggi e svantaggi

Vantaggi:

• È un’energia comoda e facile da usare

• È un’energia pulita

• Si può trasportare con relativa facilità

• Può essere trasformata facilmente in altre forme di energia

Svantaggi

• La produzione di elettricità partendo da altre fonti energetiche comporta una notevole perdita di energia.

• L’elettricità non può essere convenientemente accumulata

• Il trasporto dell’elettricità comporta una notevole perdita energetica

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Conduttori e isolanti

Conduttori: sono i materiali che si lasciano attraversare con facilità dalla corrente elettrica, come i metalli, le soluzioni elettrolitiche (per esempio acqua e sale) e i gas ionizzanti (come all’interno dei tubi al neon).

Isolanti: sono la ceramica, il vetro, la gomma, le materie plastiche, il legno secco, l’olio e altre sostanze che impediscono il passaggio della corrente elettrica.

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Il circuito elementare

Un circuito elementare è costituito da:

Un generatore di corrente,

Un apparecchio utilizzatore,

I fili conduttori di collegamento,

Un interruttore.

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Tre grandezze della corrente (legge di Ohm)

Intensità di corrente L’intensità di corrente unitaria corrisponde al passaggio di 6 miliardi di miliardi di elettroni al secondo attraverso una sezione del circuito; si misura in ampere (A).

TensioneLa tensione elettrica è il dislivello elettrico a cui vengono mantenuti gli elettroni e si misura in volt (V). Questo dislivello è creato dal generatore di corrente.

Resistenza E’ la capacità di un conduttore di opporsi al passaggio di corrente; si misura in ohm (Ω) e dipende dal materiale, dalla sezione e dalla lunghezza del conduttore.

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Potenza ed energia

Potenza (watt): si calcola moltiplicando l’intensità della corrente che attraversa il filamento per la tensione alla quale è sottoposta.Energia (wattora): l’energia consumata da un apparecchio è misurata dalla sua potenza moltiplicata per il tempo di funzionamento (ore).

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Generatori di corrente

•Pila

•Accumulatore

•Alternatore

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Pila

Pila normaleE’ formata da tre parti principali:- il contenitore cilindrico di zinco è il polo negativo (-);- l’elettrolita è la pasta nerastra con sali di ammoniaca che riempie il contenitore;- il bastoncino di carbone affondato nella pasta è il polo positivo (+).Pila alcalina: è una pila a lunga durata.Pile in serie: se si collegano in serie più pile da 1,5 volt, si ottengono tensioni multiple.

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Accumulatore

L’accumulatore accumula energia elettrica sotto forma di energia chimica e la eroga a un utilizzatore.Questo processo di carica e di scarica può essere ripetuto molte volte.La prima figura mostra un accumulatore per automobile formato da sei celle.La seconda figura mostra una singola cella.

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Alternatore

L’alternatore è una macchina rotante che, quando gira, genera corrente alternata.La dinamo delle biciclette è un piccolo generatore costituito da:- un rotore, magnete cilindrico con quattro poli Nord e quattro poli Sud;- uno statore, costituito da otto piastre di ferro a contatto con un rocchetto di filo di rame con moltissimi elettroni liberi;- una lampadina, collegata col filo di rame.

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Gli effetti della corrente elettrica

•Effetto luminoso

•Effetto termico

•Effetto magnetico

•Effetto meccanico

•Effetto chimico

•Effetto fisiologico

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Effetto luminoso LampadeLampada comune: dura circa 1000 ore di accensione, costa poco ma è poco efficiente, cioè consuma molto rispetto alla luce che emette.

Lampada a fluorescenza: dura circa 8000 ore di accensione, è più costosa ma è molto efficiente, cioè consuma poco rispetto alla luce che emette.

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Effetto termicoFerro da stiroIl ferro da stiro è costituito da:- il manico con attacco del filo elettrico e pulsanti per il vapore;- il serbatoio dell’acqua;- la piastra, dotata di fori per l’uscita del vapore.

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Effetto magnetico Campanello elettrico

Il campanello è formato da una parte meccanica (campana metallica e martelletto) e da un circuito elettrico con un elettromagnete.

Funzionamento: premendo il pulsante l’elettromagnete si magnetizza, attira la lamina e il martelletto batte sul campanello; allo stesso tempo si interrompe il contatto con la vite, l’elettromagnete si smagnetizza e la lamina flessibile torna nella posizione di partenza.

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Effetto meccanicoFrullatoreIl frullatore è formato da tre elementi:- il basamento che contiene il motore con la parte elettrica e l’albero motore;- il bicchiere dotato sul fondo di un utensile formato da sei fruste di metallo;- il motore formato da due pezzi: la parte fissa (statore) e la parte rotante (rotore).

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Pila Effetto chimicoPila normaleE’ formata da tre parti principali:- il contenitore cilindrico di zinco è il polo negativo (-);- l’elettrolita è la pasta nerastra con sali di ammoniaca che riempie il contenitore;- il bastoncino di carbone affondato nella pasta è il polo positivo (+).Pila alcalina: è una pila a lunga durata.Pile in serie: se si collegano in serie più pile da 1,5 volt, si ottengono tensioni multiple.

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La scossa elettricaEffetto fisiologico

È l’azione che l’elettricità può compiere su un organismo vivente.

Contatto diretto: la donna tocca un filo scoperto in tensione senza saperlo; se le suole sono di gomma non prende la scossa.

Contatto indiretto: il ragazzo tocca la lavatrice che è in tensione per un cavo elettrico difettoso a sua insaputa.

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Sicurezza in casa

•La scossa elettrica

•Per evitare la scossa

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La scossa elettrica

Contatto diretto: la persona sta sistemando la presa senza avere staccato l’interruttore generale e per errore tocca i cavi.

Contatto diretto: la donna tocca un filo scoperto in tensione senza saperlo; se le suole sono di gomma non prende la scossa.

Contatto indiretto: il ragazzo tocca la lavatrice che è in tensione per un cavo elettrico difettoso a sua insaputa.

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Per evitare la scossa

Non tenere apparecchi elettrici sul bordo della vasca o lavandino.

Non impugnare l’asciugacapelli con le mani bagnate.

Non toccare la vite metallica del portalampada per cambiare una lampadina.

Non avvolgere il filo sul ferro da stiro caldo.

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Consumi elettrici

•Potenza di un apparecchio

•Potenza impegnata

•Consumi bimestrali

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Potenza di un apparecchio

La tabella mostra i consumi approssimativi dei vari apparecchi:- gli apparecchi con resistenza richiedono molta energia;- gli apparecchi con solo motore consumano molto meno;- gli apparecchi “luce e suono”, assorbono poca potenza.

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Potenza impegnata

La potenza impegnata è quella disponibile in ogni appartamento in base al contratto con la Società Elettrica. Essa è riportata anche sulla bolletta bimestrale.

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Consumi bimestrali

Scaldabagno elettrico: è l’apparecchio che più incide sui consumi; è meglio scegliere un modello di dimensioni non eccessive.

Lavatrice: i consumi riguardano soprattutto l’energia necessaria per scaldare l’acqua. Utilizzare la lavatrice a pieno carico e preferire i programmi di lavaggio a temperature non elevate.

Lavastoviglie: i consumi dipendono soprattutto dall’energia per scaldare l’acqua. Utilizzare la lavastoviglie solo a pieno carico.

Frigorifero: scegliere un modello di dimensioni adeguate.

Illuminazione: non tenere le lampade accese inutilmente.

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Tipi di circuito

•Circuito in serie

•Circuito in parallelo

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Il circuito in serie

Per montare questo circuito occorrono: una pila da 4,5 volt, tre lampade da 1,5 volt, tre interruttori, filo elettrico.Ogni apparecchio è collegato in fila con gli altri (in serie) sulla linea di alimentazione e la tensione del generatore è divisa tra le singole lampade.

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Il circuito in parallelo

Per montare questo circuito occorrono: una pila da 4,5 volt, tre lampade da 4,5 volt, tre interruttori, filo elettrico.Ogni apparecchio è collegato con una linea indipendente (in parallelo) alla linea di alimentazione e funziona alla tensione del generatore.