3. La corrente elettrica

3 La corrente elettrica Il televisore, la lavatrice, il tostapane, l’asciugacapelli e tutti gli altri elettrodomestici funzionano grazie alla corrente elettrica che viene prodotta nelle centrali e, per arrivare nelle case, deve percorrere lunghe distanze attraverso i cavi elettrici. La corrente elettrica è un flusso continuo di elettricità, cioè di elettroni in movimento lungo un conduttore. Perché si forma la corrente elettrica?L’illustrazione 18 mostra due vasi contenenti diverse quantità di acqua collegati da un tubo in cui è inserito un rubinetto. Nel vaso A l’acqua è a un livello più alto, quindi la sua energia potenziale è maggiore rispetto all’acqua nel vaso B. Quando si apre il rubinetto, l’acqua passa dal vaso in cui il livello è più alto a quello in cui il livello è più basso. L’energia potenziale si trasforma in energia cinetica dell’acqua in movimento. La corrente d’acqua che si crea è tanto più forte quanto maggiore è il dislivello esistente tra i due vasi e si fermerà solo quando il liquido avrà raggiunto nei due vasi lo stesso livello. L’illustrazione 19 rappresenta la formazione di un flusso di elettroni tra due zone di un corpo conduttore. Nella zona A la concentrazione di elettroni è maggiore rispetto alla zona B; tra le due zone del conduttore esiste quindi un dislivello elettrico, chiamato differenza di potenziale o tensione. Si crea quindi una corrente di elettroni che va dal punto in cui gli elettroni sono in eccesso, detto polo negativo o catodo, all’altro in cui sono in difetto, detto polo positivo o anodo.La forza con cui gli elettroni vengono spinti nel conduttore dipende dalla differenza di potenziale tra i due poli, cioè dalla differenza di concentrazione di elettroni. La differenza di potenziale è una grandezza che si misura con uno strumento chiamato voltmetro (20) e ha come unità di misura il volt (V), dal nome dello scienziato italiano Alessandro Volta. 1 volt è la tensione che esiste tra due punti di un conduttore quando si deve compiere il lavoro di 1 joule per trasportare 1 coulomb di elettricità da un punto all’altro. Ricorda infatti che il joule è l’unità di misura del lavoro e il coulomb della carica elettrica. Analizza In quale dei due vasi l’acqua ha maggiore energia potenziale?Che cosa succede aprendo il rubinetto?In quale delle due zone del conduttore è maggiore la concentrazione di elettroni?Quali analogie puoi trovare tra le situazioni illustrate nelle due figure? HAI CAPITO CHE... Tra due zone di un conduttore può crearsi un dislivello elettrico chiamato differenza di potenziale o tensione. Si crea quindi una corrente di elettroni che vanno dal polo negativo o catodo, dove sono in eccesso, al polo positivo o anodo, dove sono in difetto. La differenza di potenziale si misura in volt. Come si fa a mantenere una differenza di potenziale tra due poli?Un corpo elettrizzato per strofinio tende a ristabilire in breve tempo il suo equilibrio elettrico, perdendo la carica acquistata. Per avere un flusso continuo di elettroni occorre quindi mantenere una differenza di potenziale tra i due poli usando in generatore di corrente elettrica. Il primo generatore di elettricità fu ideato nel 1799 da Alessandro Volta ed è la “famosa” pila. La pila di Volta (21 ) è costituita da coppie di dischi di rame e di zinco separate da un dischetto di panno imbevuto di acqua e acido solforico. La scelta di questi materiali dipende dal fatto che i metalli sono buoni conduttori di elettroni e lo stesso vale per le soluzioni acquose acide. Tra lo zinco e il rame della pila si crea, a causa di reazioni elettrochimiche, una differenza di potenziale e lo zinco diventa il polo negativo, il rame il polo positivo. Attraverso un filo conduttore passa una corrente continua di elettroni, dallo zinco al rame.1799Alessandro Volta (1745-1827), fisico italiano, costruisce la pila, primo generatore in grado di produrre discrete quantità di energia elettrica. Analizza Di quali elementi è fatta la pila di Volta?Quali funzioni svolgono?Quali sono i moderni generatori di corrente elettrica?Un corpo elettrizzato per strofinio tende a ristabilire in breve tempo il suo equilibrio elettrico, perdendo la carica acquistata. Per avere un flusso continuo di elettroni occorre quindi mantenere una differenza di potenziale tra i due poli usando in generatore di corrente elettrica. Il primo generatore di elettricità fu ideato nel 1799 da Alessandro Volta ed è la “famosa” pila. La pila di Volta (21 ) è costituita da coppie di dischi di rame e di zinco separate da un dischetto di panno imbevuto di acqua e acido solforico. La scelta di questi materiali dipende dal fatto che i metalli sono buoni conduttori di elettroni e lo stesso vale per le soluzioni acquose acide. Tra lo zinco e il rame della pila si crea, a causa di reazioni elettrochimiche, una differenza di potenziale e lo zinco diventa il polo negativo, il rame il polo positivo. Attraverso un filo conduttore passa una corrente continua di elettroni, dallo zinco al rame. HAI CAPITO CHE... Per avere un flusso continuo di elettroni occorre un generatore di corrente elettrica. Il primo generatore fu la pila ideata da Volta. >> VERSO LE COMPETENZEUna pila fatta di limoniEsegui il seguente esperimento, descrivine i risultati e spiega il perché del fenomeno.Materialicinque limoni - cinque lamine di rame e cinque di zinco forate a un’estremità (puoi procurartele in ferramenta) - un led (piccola lampada che puoi comprare in un negozio di ricambi per auto) - filo elettrico di rameEsecuzionea. Pratica in ogni limone due tagli a circa 1 cm di distanza l’uno dall’altro.b. Metti in un taglio la lamina di zinco e nell’altro quella di rame, facendo in modo che non si tocchino.c. Lega il filo elettrico alle lamine come in figura.d. Collega al led l’estremità del filo legato alla prima lamina di rame e l’estremità del filo fissato all’ultima lamina di zinco.e. Osserva che cosa succede.RisultatiLa corrente elettrica passa attraverso il filo di rame e il led si .................... . Hai costruito una pila.Prova a illustrarne il funzionamento.per saperne di piùTrasporto e distribuzione dell’energia elettricaLa corrente elettrica usata nelle abitazioni è alternata perché varia nel tempo il verso in cui si muovono le cariche; è prodotta nelle centrali da apparecchi chiamati alternatori ed è immessa nei fili dalle linee di distribuzione ad alta tensione (oltre 100000 volt). Nelle vicinanze dei luoghi dove deve essere utilizzata, la corrente elettrica viene fatta passare in trasformatori che riducono la tensione a 220 volt per le abitazioni e a 380 per gli impianti industriali. Poiché è estremamente pericoloso avvicinarsi ai cavi, questi sono posti a una certa altezza dal suolo e sostenuti da grossi tralicci.
3 La corrente elettrica Il televisore, la lavatrice, il tostapane, l’asciugacapelli e tutti gli altri elettrodomestici funzionano grazie alla corrente elettrica che viene prodotta nelle centrali e, per arrivare nelle case, deve percorrere lunghe distanze attraverso i cavi elettrici. La corrente elettrica è un flusso continuo di elettricità, cioè di elettroni in movimento lungo un conduttore. Perché si forma la corrente elettrica?L’illustrazione 18 mostra due vasi contenenti diverse quantità di acqua collegati da un tubo in cui è inserito un rubinetto. Nel vaso A l’acqua è a un livello più alto, quindi la sua energia potenziale è maggiore rispetto all’acqua nel vaso B. Quando si apre il rubinetto, l’acqua passa dal vaso in cui il livello è più alto a quello in cui il livello è più basso. L’energia potenziale si trasforma in energia cinetica dell’acqua in movimento. La corrente d’acqua che si crea è tanto più forte quanto maggiore è il dislivello esistente tra i due vasi e si fermerà solo quando il liquido avrà raggiunto nei due vasi lo stesso livello. L’illustrazione 19 rappresenta la formazione di un flusso di elettroni tra due zone di un corpo conduttore. Nella zona A la concentrazione di elettroni è maggiore rispetto alla zona B; tra le due zone del conduttore esiste quindi un dislivello elettrico, chiamato differenza di potenziale o tensione. Si crea quindi una corrente di elettroni che va dal punto in cui gli elettroni sono in eccesso, detto polo negativo o catodo, all’altro in cui sono in difetto, detto polo positivo o anodo.La forza con cui gli elettroni vengono spinti nel conduttore dipende dalla differenza di potenziale tra i due poli, cioè dalla differenza di concentrazione di elettroni. La differenza di potenziale è una grandezza che si misura con uno strumento chiamato voltmetro (20) e ha come unità di misura il volt (V), dal nome dello scienziato italiano Alessandro Volta. 1 volt è la tensione che esiste tra due punti di un conduttore quando si deve compiere il lavoro di 1 joule per trasportare 1 coulomb di elettricità da un punto all’altro. Ricorda infatti che il joule è l’unità di misura del lavoro e il coulomb della carica elettrica. Analizza In quale dei due vasi l’acqua ha maggiore energia potenziale?Che cosa succede aprendo il rubinetto?In quale delle due zone del conduttore è maggiore la concentrazione di elettroni?Quali analogie puoi trovare tra le situazioni illustrate nelle due figure? HAI CAPITO CHE... Tra due zone di un conduttore può crearsi un dislivello elettrico chiamato differenza di potenziale o tensione. Si crea quindi una corrente di elettroni che vanno dal polo negativo o catodo, dove sono in eccesso, al polo positivo o anodo, dove sono in difetto. La differenza di potenziale si misura in volt. Come si fa a mantenere una differenza di potenziale tra due poli?Un corpo elettrizzato per strofinio tende a ristabilire in breve tempo il suo equilibrio elettrico, perdendo la carica acquistata. Per avere un flusso continuo di elettroni occorre quindi mantenere una differenza di potenziale tra i due poli usando in generatore di corrente elettrica. Il primo generatore di elettricità fu ideato nel 1799 da Alessandro Volta ed è la “famosa” pila. La pila di Volta (21 ) è costituita da coppie di dischi di rame e di zinco separate da un dischetto di panno imbevuto di acqua e acido solforico. La scelta di questi materiali dipende dal fatto che i metalli sono buoni conduttori di elettroni e lo stesso vale per le soluzioni acquose acide. Tra lo zinco e il rame della pila si crea, a causa di reazioni elettrochimiche, una differenza di potenziale e lo zinco diventa il polo negativo, il rame il polo positivo. Attraverso un filo conduttore passa una corrente continua di elettroni, dallo zinco al rame.1799Alessandro Volta (1745-1827), fisico italiano, costruisce la pila, primo generatore in grado di produrre discrete quantità di energia elettrica. Analizza Di quali elementi è fatta la pila di Volta?Quali funzioni svolgono?Quali sono i moderni generatori di corrente elettrica?Un corpo elettrizzato per strofinio tende a ristabilire in breve tempo il suo equilibrio elettrico, perdendo la carica acquistata. Per avere un flusso continuo di elettroni occorre quindi mantenere una differenza di potenziale tra i due poli usando in generatore di corrente elettrica. Il primo generatore di elettricità fu ideato nel 1799 da Alessandro Volta ed è la “famosa” pila. La pila di Volta (21 ) è costituita da coppie di dischi di rame e di zinco separate da un dischetto di panno imbevuto di acqua e acido solforico. La scelta di questi materiali dipende dal fatto che i metalli sono buoni conduttori di elettroni e lo stesso vale per le soluzioni acquose acide. Tra lo zinco e il rame della pila si crea, a causa di reazioni elettrochimiche, una differenza di potenziale e lo zinco diventa il polo negativo, il rame il polo positivo. Attraverso un filo conduttore passa una corrente continua di elettroni, dallo zinco al rame. HAI CAPITO CHE... Per avere un flusso continuo di elettroni occorre un generatore di corrente elettrica. Il primo generatore fu la pila ideata da Volta. >> VERSO LE COMPETENZEUna pila fatta di limoniEsegui il seguente esperimento, descrivine i risultati e spiega il perché del fenomeno.Materialicinque limoni - cinque lamine di rame e cinque di zinco forate a un’estremità (puoi procurartele in ferramenta) - un led (piccola lampada che puoi comprare in un negozio di ricambi per auto) - filo elettrico di rameEsecuzionea. Pratica in ogni limone due tagli a circa 1 cm di distanza l’uno dall’altro.b. Metti in un taglio la lamina di zinco e nell’altro quella di rame, facendo in modo che non si tocchino.c. Lega il filo elettrico alle lamine come in figura.d. Collega al led l’estremità del filo legato alla prima lamina di rame e l’estremità del filo fissato all’ultima lamina di zinco.e. Osserva che cosa succede.RisultatiLa corrente elettrica passa attraverso il filo di rame e il led si .................... . Hai costruito una pila.Prova a illustrarne il funzionamento.per saperne di piùTrasporto e distribuzione dell’energia elettricaLa corrente elettrica usata nelle abitazioni è alternata perché varia nel tempo il verso in cui si muovono le cariche; è prodotta nelle centrali da apparecchi chiamati alternatori ed è immessa nei fili dalle linee di distribuzione ad alta tensione (oltre 100000 volt). Nelle vicinanze dei luoghi dove deve essere utilizzata, la corrente elettrica viene fatta passare in trasformatori che riducono la tensione a 220 volt per le abitazioni e a 380 per gli impianti industriali. Poiché è estremamente pericoloso avvicinarsi ai cavi, questi sono posti a una certa altezza dal suolo e sostenuti da grossi tralicci.