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Elettricità

fenomeni fisici su scala macroscopica che coinvolgono una delle interazioni fondamentali, la forza elettromagnetica, con particolare riferimento all'elettrostatica
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L'elettricità è una proprietà della materia riscontrabile in presenza o movimento di cariche elettriche. Con il magnetismo, costituisce l'interazione fondamentale detta elettromagnetismo. L'elettricità è responsabile di ben noti fenomeni fisici, come il fulmine, il campo elettrico e la corrente elettrica (con cui è comunemente confusa) e rappresenta l'elemento essenziale di alcune applicazioni industriali come l'elettronica e la potenza elettrica.

Fulmini durante un temporale notturno colpiscono terra. L'energia irraggiata come luce converte il gas dell'atmosfera in plasma e viceversa

Concetto

Template:Fisica Il concetto di elettricità è spesso associato a fenomeni o entità ben precise, quali:

Storia

  Lo stesso argomento in dettaglio: Storia dell'elettricità.

Antichità

Secondo quanto descritto da Talete, 600 a.C., l'elettricità era nota nella Grecia antica nella misura in cui lo strofinio di pelo su alcune superfici, come l'ambra, causava un'attrazione tra i due corpi. 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.

Un oggetto rinvenuto in Iraq nel 1938, datato circa 250 a.C. e denominato Batteria di Baghdad, ricorda una cella galvanica e alcuni credono possa essere stata utilizzato a scopo di galvanoplastica.

Età moderna

 
Nikola Tesla, ingegnere elettrico del XIX secolo

Il fisico italiano Girolamo Cardano si occupò di elettricità nel De Subtilitate (1550) Template:Rif, distinguendo, forse per la prima volta, la forza elettrica da quella magnetica. Nel 1600 lo scienziato inglese William Gilbert, nel De Magnete, estese il lavoro di Cardano e coniò il termine latino electricus da ηλεκτρον (elektron), in greco antico "ambra", che presto sarebbe stato convertito nell'anglosassone electric e electricity (in italiani elettrico e elettricità).

Gilbert ebbe seguito nel 1660 grazie a Otto von Guericke, che inventò un primitivo generatore elettrostatico. Altri pioneri dell'elettricità furono Robert Boyle, che nel 1675 scoprì la permanenza dell'attrazione e repulsione elettrica nel vuoto, Stephen Gray, che nel 1729 distinse i conduttori dagli isolanti e C. F. Du Fay, che per primo identificò i due tipi di elettricità in seguito ridenominati positiva e negativa.

 
Thomas Alva Edison

.

La bottiglia di Leida, una specie di condensatore per energia elettrica in grandi quantità, fu inventata da Pieter van Musschenbroek nel 1745. William Watson, mentre conduceva esperimenti con la bottiglia di Leida, scoprì nel 1747 che lo scaricarsi di energia elettrica equivaleva alla corrente elettrica.

Nel giugno del 1752, Benjamin Franklin, a compimento delle sue indagini e teoria sui fenomeni elettrici, condusse il celebre e pericolosissimo esperimento dell'aquilone durante un temporale. A seguito di questi esperimenti, Franklin inventò il parafulmine e stabilì la relazione sussistente tra il fulmine e l'elettricità. Certamente se lo scienziato ha fatto realmente volare l'aquilone durante una tempesta, non lo fece come spesso viene dipinto, dacché sarebbe rimasto senza dubbio folgorato. Si deve molto probabilmente a Franklin, o forse a Ebenezer Kinnersley di Philadelphia, la convenzione dell'elettricità positiva o negativa.

Le osservazioni di Franklin posero le basi per la teorizzazione dell'elettricità e dei diversi fenomeni elettrici connessi da parte degli scienziati che seguirono: Michael Faraday, Luigi Galvani, Alessandro Volta, André-Marie Ampère e Georg Simon Ohm (tutti, tranne Galvani, onorati con l'intitolazione di specifiche unità di misura legate all'elettricità).

Nel 19° secolo l'invenzione del telegrafo dimostrò l'uso pratico e commerciale dell'elettricità. Presto nacque la figura professionale dell'ingegnere elettronico, ricoperta peraltro da famosi scienziati, come Nikola Tesla, Samuel Morse, Antonio Meucci, Thomas Edison, George Westinghouse, Charles Steinmetz e Alexander Graham Bell.

Unità di misura legate all'elettricità

Simbolo Grandezza fisica Unità derivata In unità fondamentali
I Corrente elettrica Ampere (unità fondamentale) A A
q Carica elettrica (o quantità di elettricità) Coulomb C A·s
V Potenziale elettrico Volt V J/C = kg·m2·s−3·A−1
R Resistenza Ohm Ω V/A = kg·m2·s−3·A−2
P Potenza elettrica Watt W V·A = kg·m2·s−3
C Capacità elettrica Farad F C/V = kg−1·m−2·A2·s4
ε Permittività Farad per metro F/m kg−1·m−3·A2·s4
χe Suscettibilità elettrica adimensionale
G, Y, B Conducibilità elettrica, ammettenza e reattanza Siemens S Ω−1 = kg−1·m−2·s3·A2
σ Conduttività Siemens per metro S/m kg−1·m−3·s3·A2
H Intensità del campo magnetico Ampere per metro A/m A·m−1
Φm Flusso magnetico Weber Wb V·s = kg·m2·s−2·A−1
B Densità del campo magnetico, induzione magnetica e forza del campo magnetico Tesla T Wb/m2 = kg·s−2·A−1
Riluttanza magnetica Ampere per weber A/Wb kg−1·m−2·s2·A2
L Induttanza Henry H Wb/A = V·s/A = kg·m2·s−2·A−2
μ Permeabilità Henry per metro H/m kg·m·s−2·A−2
χm Suscettibilità magnetica adimensionale

Produzione di elettricità

  Lo stesso argomento in dettaglio: Produzione di energia elettrica.
  Lo stesso argomento in dettaglio: Produzione di energia elettrica in Italia.

La produzione di energia elettrica avviene per trasformazione di energia di altro tipo mediante appositi impianti, gestiti da enti sia privati sia pubblici (in Italia, nel particolare, la maggior parte di queste strutture sono di proprietà dell'Enel). Questi impianti, detti anche centrali elettriche, possono essere:

  • Centrali eoliche: impiantate in zone particolarmente ventose, raccolgono energia sfruttando l'azione del vento che muove le enormi pale di cui si costituiscono.
  • Centrali geotermiche: utilizzano l'energia termica naturale del sottosuolo nelle zone dove si manifestano sotto forma di geyser o fumarole.
  • Centrali idroelettriche: sfruttano la caduta di energia potenziale dell'acqua fluente per trasformarla in energia elettrica.
  • Centrali solari: sfruttano le reazioni nucleari aventi luogo nel Sole, riciclando l'irraggiamento mediante celle fotovoltaiche.
  • Centrali termoelettriche: trasformano l'energia generata dal vapore, frutto della combustione di, solitamente, biomassa nelle caldaie, grazie a potenti turbine.
  • Centrali termonucleari: si costiuiscono di una parte con turbine e alternatori ed un'altra in cui avvengono reazioni nucleari a catena controllate all'interno di un reattore.

Voci correlate

Discipline

Dispositivi

Sicurezza

Fenomeni elettrici in natura

  • Materia: atomi e molecole sono legate da forze elettriche
  • Fulmine: scarica elettrica nell'atmosfera
  • Campo magnetico terrestre: generato dalle correnti elettriche interne al pianeta
  • Piezoelettricità: capacità di alcuni cristalli di generare differenze di potenziale in risposta a stress meccanico
  • Effetto triboelettrico: carica elettrica scaturita dal contatto o frizione tra due materiali diversi
  • Bioelettromagnetismo: fenomeni elettrici negli organismi viventi
    • I neuroni trasmettono nel sistema nervoso informazioni per mezzo di impulsi elettrici

Produzione, uso e consumo

Famosi fisici legati alla storia dell'elettricità

Note

  • 1 Template:Note Cardano, Girolamo, De subtilitate rerum. Libri XXI. Nuremberg, Johann Petreius, 1550. Descritto in [1], [2], facsimile qui.
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