Elettricità: differenze tra le versioni

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[[File:Wide lightning.jpg|thumb|upright=2|[[Fulmine|Fulmini]] durante un [[temporale]] notturno colpiscono terra. L'[[energia]] irraggiata come [[luce]] converte il [[gas]] dell'[[atmosfera]] in [[plasma (fisica)|plasma]] e viceversa]]

L{{'}}'''elettricità''' è l'insieme dei [[Fenomeno|fenomeni]] [[fisica|fisici]] associati alla presenza e al [[Moto (fisica)|moto]] della [[Materia (fisica)|materia]] che ha una proprietà di [[carica elettrica]]. L'elettricità è correlata al [[magnetismo]], essendo entrambi parte del fenomeno [[elettromagnetismo]], come descritto dalle [[equazioni di Maxwell]]. Vari fenomeni comuni sono legati all'elettricità, inclusi [[fulmini]], [[elettricità statica]], riscaldamento elettrico, [[scariche elettriche]] eccetera.

La presenza di una [[carica elettrica]], che può essere positiva o negativa, produce un [[campo elettrico]]. Il movimento delle cariche elettriche è una [[corrente elettrica]] e produce un [[campo magnetico]].

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== Storia ==

{{vedi anche|Storia dell'elettricità}}

I primi studi dei fenomeni risalgono probabilmente al filosofo greco [[Talete]] (600 a.C.), che studiò le proprietà elettriche dell'ambra,della la[[Resina (botanica)|resina]] [[fossile]] di [[Ambra (resina)|ambra]], che se viene sfregata attraeattraeva altri pezzetti di materia: il suo nome greco era ''electron'' (ἤλεκτρον), e da questo termine deriva la parola «elettricità». I greci antichi compresero che l'ambra era in grado di attrarre oggetti leggeri, come i capelli, e che un ripetuto strofinio dell'ambra stessa poteva addirittura dare origine a scintille.

Solo però a partire dal XVIII secolo, con gli studi di [[Benjamin Franklin]], lo studio dell'elettricità si è sviluppato verso una concreta applicazione pratica. Le osservazioni di Franklin posero le basi per la teorizzazione dell'elettricità e dei diversi fenomeni elettrici connessi da parte degli scienziati che seguirono, a cominciare da [[Michael Faraday]], [[Luigi Galvani]], [[Alessandro Volta]], [[André-Marie Ampère]] e [[Georg Ohm|Georg Simon Ohm]].

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* '''[[Carica elettrica]]''': proprietà fondamentale caratteristiche di alcune [[particella subatomica|particelle subatomiche]] per cui si creano interazioni elettromagnetiche. La materia caricata elettricamente crea o modifica un [[campo elettrico]].

* '''[[Campo elettrico]]''': effetto prodotto da una carica elettrica che esercita una [[forza]] su un oggetto [[elettrizzazione|elettrizzato]] nelle vicinanze.

* '''[[Potenziale elettrico]]''': [[energia potenziale]] di una carica non notaunitaria associata ad una determinata posizione in un campo elettrico (spesso noto come voltaggio).

* '''[[Corrente elettrica]]''': [[moto (fisica)|moto]] o [[flusso]] di particelle elettricamente cariche.

* '''[[Energia elettrica]]''': quantità di energia disponibile grazie al flusso di cariche elettriche in un [[conduttore elettrico|conduttore]] o grazie alle forze tra particelle cariche.

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== Elettricità e magnetismo ==

[[File:Influenzmaschine gross.jpg|thumb|[[Generatore elettrostatico]]]]

{{vedi anche|Elettromagnetismo}}

[[File:Influenzmaschine gross.jpg|thumb|[[Generatore elettrostatico]]]]

Lo spazio intorno ad un [[elettrone]] o un qualsiasi altro oggetto avente una carica elettrica sembra trovarsi in uno stato di sollecitazione, denominato [[campo elettrico]]. È questo che interferisce con i campi elettrici di altri oggetti elettricamente carichi e provoca le forze reciproche tipiche di tali oggetti. Ma se si imprime un movimento agli elettroni, il loro percorso viene circondato da un altro nuovo campo, denominato [[campo magnetico]]. La forza di questo campo è direttamente proporzionale sia al numero di elettroni in movimento sia alla velocità a cui si muovono, ossia, in altri termini, alla corrente.

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== Corrente alternata e continua ==

[[File:Batteries.jpg|thumb|Batterie]]

{{vedi anche|Corrente elettrica}}

[[File:Batteries.jpg|thumb|Batterie]]

Fino a questo punto, si è accennato che, in un qualsiasi [[Circuito elettrico|circuito]] dato, gli elettroni si muovono sempre nello stesso senso internamente ad esso. Un sistema o un circuito del tipo suddetto è denominato sistema a [[Corrente continua|corrente diretta o continua]]. Un esempio di tale circuito è dato da un qualsiasi circuito potenziato da [[Batteria elettrica|batterie]], per esempio, un lampo al [[magnesio]], oppure un [[impianto elettrico]] nelle automobili. Qualche volta, però, la corrente non resta costante, sia per quanto riguarda la forza che il senso. Si usano numerosi circuiti elettrici in cui la corrente inverte regolarmente il verso del suo flusso nel circuito.

Per i circuiti elettrici in cui la corrente inverte regolarmente il verso del suo flusso nel circuito si parla invece di [[corrente alternata]]. I circuiti elettrici più comuni e maggiormente impiegati sono a corrente alternata. In un circuito a corrente alternata, è necessario specificare anche la [[frequenza]], oltre a specificare l'intensità di corrente e la [[Tensione elettrica|tensione]] del circuito, come invece è sufficiente per il circuito a corrente diretta. La frequenza misura la metà del numero di volte che la corrente cambia direzione in un secondo.

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In Europa le reti di distribuzione di energia elettrica erogano la tensione a 230 V con una frequenza di 50 Hz [[periodo (fisica)|periodi]] o cicli al secondo. Questo significa che la corrente fluisce in un senso per 1/100 di secondo, e così via. (Naturalmente, questi cambiamenti sono fatti gradualmente, in modo che la corrente nel circuito cambi con continuità sia per quanto riguarda l'intensità sia per il senso). I circuiti per le radio emittenti richiedono frequenze di milioni di cicli, quelli per la televisione centinaia di milioni di cicli al secondo. Naturalmente le correnti a queste frequenza non sono generate da un [[alternatore]], che in nessun caso potrebbe funzionare alla velocità richiesta da tali circuiti, ma da [[circuito elettronico|circuiti elettronici]].

Ove la corrente e la tensione cambiano, come succede continuamente nei circuiti a corrente alternata, è necessario considerare l'effetto della [[reattanza]]. Come già accennato, la corrente genera sempre un campo magnetico. Quando la corrente cambia varia il campo magnetico da essa provocato e ciò determina una [[forza elettromotrice]] contraria. Pertanto, in un circuito a corrente alternata, la tensione applicata deve superare l'opposizione del campo magnetico che varia, oltre alla comune [[Resistenza elettrica|resistenza]] del circuito.

L'opposizione incontrata dalla corrente alternata si chiama reattanza induttiva, ed è dovuta al cambiamento del proprio campo magnetico. Come si è visto, gli elettroni si respingono sempre l'uno con l'altro, in seguito all'azione reciproca dei loro campi elettrici. Pertanto, un elettrone in movimento in un conduttore può forzare quelli in un altro a muoversi, anche se i due conduttori sono isolati l'uno dall'altro. Può succedere, quindi, qualche volta che una corrente alternata possa fluire persino attraverso un perfetto isolante, mentre una continua non può farlo (naturalmente, nessun elettrone si muove effettivamente attraverso l'isolante, ma sono i loro campi elettrici interagenti che producono gli spostamenti suddetti). Questo interessante effetto è sfruttato in apparecchi denominati condensatori, spesso utilizzati per i circuiti a corrente alternata. Pertanto, una corrente alternata può apparentemente fluire attraverso un [[Condensatore (elettrotecnica)|condensatore]] però non senza trovare qualche opposizione.

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L'opposizione al flusso di corrente alternata dovuta all'azione del condensatore è denominata reattanza capacitiva. La reattanza induttiva, la reattanza capacitiva e la resistenza di un circuito sono denominate, nel loro complesso, [[impedenza]] di un circuito. Controllando l'entità di reattanza induttiva e capacitiva in un circuito, si possono osservare alcuni interessanti effetti. Uno degli effetti più importanti è la [[risonanza (fisica)|risonanza]]. Grazie a quest'effetto, si può fare in modo che il circuito entri in risonanza, cioè sia percorso da una corrente alternata di una particolare frequenza, ignorando in modo assoluto quelle di altre frequenze che pure possono essere presenti. È proprio grazie all'impiego della risonanza che si può regolare l'apparecchio radio o il televisore su una particolare stazione di emissione, escludendo le altre.

=== Trasformatori ===

{{vedi anche|Trasformatore}}

[[File:SmallTransformer.JPG|thumb|upright|Un tipico trasformatore con nucleo in [[ferro]], in alto si vede la morsettiera per collegare i [[cavo elettrico|fili]]. Si possono trovare anche trasformatori isolati con nucleo in [[plastica]]]]

Il vantaggio pratico dei sistemi a corrente alternata consiste innanzitutto nel fatto che si può elevare o ridurre la tensione con l'impiego di un apparecchio denominato [[trasformatore]]. Il trasformatore è composto da due [[Bobina|bobine]] separate, isolate, di filo avvolto sullo stesso nucleo [[ferro]]<nowiki/>magnetico. Una corrente alternata, che fluisce nella prima bobina, produce un [[campo magnetico]] mutevole nel nucleo e induce una tensione variabile periodicamente nella seconda bobina. Dimensionando opportunamente il nucleo e il numero di [[Solenoide|spire]] di filo sulle bobine, si può elevare o ridurre la tensione. Pertanto, il trasformatore permette l'impiego di una tensione relativamente bassa, per ragioni di sicurezza, nelle abitazioni, pur permettendo che venga trasmessa, da una [[centrale elettrica]] lontana, una tensione assai più elevata. In tal modo, a parità di potenza trasmessa la corrente diminuisce, e con essa anche le perdite per [[effetto Joule]]. Si possono adoperare trasformatori per ridurre ulteriormente la tensione, per campanelli di casa, giocattoli elettrici e altre piccole applicazioni. Non si può utilizzare il trasformatore su un circuito a corrente continua, poiché essa non genera un campo magnetico variabile nel tempo.

== L'elettricità come onde radio ==

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Questo è il principio attualmente adoperato per generare l'energia elettrica commerciale in grandi quantità.

Si avvolge una serie di bobine intorno ad un nucleo di ferro libero di ruotare e accoppiato ad una potente turbina vapore o motore diesel. Si collocano queste bobine, ruotanti in un traliccio di bobine fisse, in modo assai simile alla disposizione in un motore elettrico precedentemente descritta. Si fa passare una corrente costante attraverso le bobine ruotanti per magnetizzarle, e il nucleo viene fatto ruotare da un [[motore a vapore]] o diesel. Il nucleo, mentre ruota, costringe il campo magnetico nella bobina fissa a variazioni periodiche, generando in essa una grande quantità di energia elettrica. Questa è, quindi, trasmessa da una rete di fili alle abitazioni e alle industrie.

== Voci correlate ==

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=== Concetti generali ===

* [[Storia dell'elettricità]]

* [[Ampere]]

* [[CorrenteCarica elettrica]]

* [[Corrente elettrica]]

* [[Differenza di potenziale elettrico]]

* [[Elettrizzazione]]

* [[Elettrostatica]]

* [[Energia elettrica]]

* [[Fotoelettricità]]

* [[Ampere]]

* [[Corrente elettrica]]

* [[Differenza di potenziale elettrico]]

* [[Volt]]

* [[Ohm]]

* [[Legge di Ohm]]

* [[Ohm]]

* [[Volt]]

* [[Storia dell'elettricità]]

=== Ambiti di studio ===

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== Altri progetti ==

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== Collegamenti esterni ==