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1 ELETTRICITA ’ I circuiti elettrici La pila di Volta Gli effetti della corrente I fenomeni elettromagnetici Prof.ssa Carolina Sementa.

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1 1 ELETTRICITA ’ I circuiti elettrici La pila di Volta Gli effetti della corrente I fenomeni elettromagnetici Prof.ssa Carolina Sementa

2 Più di duemila anni fa i greci erano rimasti colpiti dalle caratteristiche dell'ambra, una resina prodotta da alcuni alberi e induritasi col tempo. Dopo averla strofinata con un panno di lana, essa acquista la proprietà di attrarre corpi leggeri (pezzetti di paglia, piccoli semi) che si trovano nelle sue immediate vicinanze. La parola elettricità deriva dal greco elektron, che vuol dire appunto ambra. L'elettricità è una forma molto versatile di energia, che può essere convertita in molte altre forme, come la luce e il calore ed è in grado di passare dentro sottilissimi fili di rame e raggiungere notevoli distanze ELETTRICITA ELETTRICITA ’ 2

3 Tutti i fenomeni elettrici si spiegano in base al fatto che la materia è costituita da particelle cariche: gli atomi, che anche se sono elettricamente neutri, sono comunque composti da particelle dotate di carica elettrica: i protoni, positivi, localizzati nel nucleo insieme ai neutroni (neutri), e gli elettroni, negativi, in orbita intorno a essi. Normalmente, ogni atomo contiene un numero uguale di protoni e d’elettroni; ogni qualvolta viene meno quest’equilibrio, si manifestano i fenomeni elettrici. Le cariche elettriche hanno un’influenza sullo spazio circostante all’interno del quale esercitano una forza d’attrazione verso cariche di segno opposto e di repulsione verso cariche dello stesso segno. Alcuni atomi in determinate condizioni, hanno la proprietà di perdere o acquistare elettroni, pertanto assumono un determinato stato elettrico. 3

4 Esistono due tipi di carica elettrica: quella positiva e quella negativa. In un corpo non carico sono presenti tutti i due i tipi in quantità uguali. Un corpo è carico quando possiede un eccesso di cariche positive oppure negative. Questo eccesso viene determinato dalla perdita o dall'acquisizione di elettroni (le particelle che hanno carica negativa). 4

5 Un corpo è carico positivamente, quando perde elettroni e quindi ha un numero di protoni superiore a essi. Esempio di atomo carico positivamente comprendente 3 elettroni e 4 protoni Cariche Positive Cariche negative Un corpo è carico negativamente, quando acquista elettroni e quindi ha un numero di protoni inferiore a essi. Esempio di atomo carico negativamente comprendente 6 elettroni e 4 protoni 5

6 Si dimostra sperimentalmente che se strofiniamo una bacchetta di plastica o di vetro 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, cioè ha acquistato una carica elettrica durante lo strofinio con il panno. Quando noi avviciniamo la bacchetta alla carta, si verifica che la carta viene attirata dalla bacchetta di plastica, senza che sia visibile un collegamento meccanico tra i due oggetti. La carica elettrica può essere di segno positivo, che indichiamo con +; o di segno negativo, che indichiamo con il -. L’elettroscopio a foglie d'oro è uno strumento che rileva la presenza di cariche elettriche di un corpo. CARICA ELETTRICA 6

7 Il suo funzionamento si basa su una delle proprietà fondamentali dell'elettrostatica: corpi dotati di carica elettrica dello stesso segno si respingono Esso è costituito da un pomello metallico collegato, tramite un'asta metallica, a due sottili lamine metalliche chiamate "foglioline". Queste ultime sono racchiuse in un recipiente di vetro per evitare il disturbo da parte di correnti d'aria. Se l'elettroscopio non è elettrizzato, le due foglioline si dispongono verticalmente sotto l'azione del loro peso. Avvicinando al pomello metallico, senza toccarlo, un corpo caricato elettricamente, ad esempio una bacchetta di plastica strofinata con un panno di lana, si vedranno le due lamine divergere, in quanto essendo ora cariche di elettricità dello stesso segno, si respingono, e divergono tanto più quanto maggiore è la loro carica elettrica. 7

8 Provando a strofinare con un panno di lana oggetti di plastica, di vetro o altri materiali, avvicinandoli tra loro si attraggono o si respingono. Le forze prodotte dallo strofinìo sono dovute alla formazione di cariche elettriche: le cariche positive (+) e la cariche negative (-). L’elettricità è dunque dovuta alla presenza di cariche elettriche, che si producono quando gli elettroni si trasferiscono da un corpo (neutro) a un altro: il corpo che ha acquistato elettroni assume carica elettrica negativa, quello che ha ceduto elettroni assume carica elettrica positiva. Cariche elettriche dello stesso segno si respingono, cariche di segno opposto si attraggono! 8

9 Abbiamo visto che è sufficiente strofinare con un pezzo di lana una biro e avvicinarla a un mucchietto di pezzettini di carta di quaderno e la biro attrarrà i pezzetti di carta. Quando un corpo ha acquistato tale capacità si dice che è elettrizzato, o carico di elettricità statica; ai fenomeni che si manifestano a seguito di questa condizione si dà il nome di fenomeni elettrici. Un corpo può venire elettrizzato in tre modi diversi: per strofinio, per contatto o per induzione. 9

10 L'ELETTRIZZAZIONE PER STROFINO Se strofiniamo con un panno di lana un oggetto di vetro ci accorgiamo che il vetro cede elettroni alla lana e quindi avendo un numero di elettroni inferiore si carica positivamente, invece la lana avendo acquistato elettroni si carica negativamente. Al contrario alcuni corpi come la plastica dopo essere stati strofinati si caricano negativamente e di conseguenza la lana si carica positivamente. Avvicinando i due corpi così elettrizzati noteremo che si attireranno (corpi con carica elettrica opposta si attraggono). Esempio di elettrizzazione per strofinio, dove la lana cede elettroni alla plastica. 10

11 Elettrizzazione per contatto L’elettrizzazione per contatto, avviene, quando un corpo neutro e uno carico vengono messi a contatto, in questo modo la carica si divide in due parti uguali aventi entrambe lo stesso segno pertanto si respingono. Esempio di elettrizzazione per contatto, dove la sfera cede metà dei suoi elettroni, alla bacchetta che successivamente respinge 11

12 L'elettrizzazione per induzione si ha quando un corpo elettrizzato positivamente o negativamente viene avvicinato ad un corpo neutro: il semplice avvicinamento del corpo carico induce nel corpo neutro una separazione di cariche che dura solamente finché agisce la causa che l'ha prodotta. Questo tipo di elettrizzazione spiega come sia possibile che un corpo carico, sia negativamente (es. plastica) che positivamente (es. vetro), attiri dei pezzetti di carta o altri corpi leggeri elettricamente neutri. ELETTRIZZAZIONE PER INDUZIONE 12

13 Ogni materiale ha un comportamento specifico nei confronti dell’elettricità. Ci sono materiali, come i metalli, che si lasciano attraversare con facilità dalla corrente elettrica e perciò sono chiamati conduttori e ci sono gli isolanti cioè i materiali, come il vetro, che impediscono il passaggio della corrente elettrica. Conduttori ed isolanti 13

14 Un corpo si dice isolante, quando le cariche elettriche lo attraversano con grande difficoltà, perché in questi materiali, gli elettroni sono fortemente legati al nucleo dell’atomo. la gomma, il legno e la plastica sono buoni isolanti. Alcuni di questi materiali sono impiegati per isolare i fili conduttori o le macchine elettriche. Isolanti 14

15 Conduttori Un corpo si dice conduttore,quando le cariche elettriche che lo attraversano si muovono con grande facilità, perché in questi materiali, gli elettroni sono legati debolmente al nucleo dell’atomo. I metalli, oro e argento in particolare, sono buoni conduttori Il corpo umano è un conduttore che consente il passaggio della corrente 15

16 è formata da cariche elettriche che percorrono circuiti conduttori provocando Al loro interno Reazioni chimiche generando energia termica al loro esterno esercitando calore Come per esempio l’elettrolisi dell’acqua su calamite e magnetialtri circuiti Percorsi da corrente come accade nei motori elettrici che si può trasformare in calore ceduto a corpi che sono a contatto col circuito come per esempio nei filamenti delle lampadine forze 16

17 Al giorno d’oggi, la corrente elettrica è divenuta un elemento fondamentale dello sviluppo umano. Senza di essa poche cose sarebbero state accessibili all’uomo e l’uso che oggi se ne fa è veramente esteso. Abbiamo detto che nei conduttori le cariche elettriche sono sempre in movimento e si propagano lungo tutto il conduttore. Questo movimento di cariche elettriche lungo un conduttore è detto corrente elettrica. Quando si aziona il lettore di compact-disc o si accendono le lampadine dell'albero di Natale si deve fornire corrente elettrica. Ma che cos'è questo "flusso" invisibile che fa funzionare il computer o produce l'illuminazione? Si tratta semplicemente del movimento di cariche lungo un conduttore solido, come un filo metallico, oppure dentro una soluzione elettrolitica, una speciale soluzione che permette alle cariche di muoversi al suo interno. 17

18 Per capire il passaggio delle cariche elettriche all’interno di un conduttore si può utilizzare il principio dei vasi comunicanti. Se si hanno due o più recipienti contenenti acqua a livelli differenti e collegati tra loro da un tubo munito di rubinetto, appena si apre, l’acqua fluisce dal recipiente più pieno al recipiente più vuoto e il flusso dell’acqua si interrompe quando raggiungono lo stesso livello. 18

19 Dunque, la corrente elettrica non è altro che un moto ordinato di cariche elettriche. La corrente elettrica viene definita da tre grandezze principali: intensità, differenza di potenziale (tensione) e resistenza.  Si definisce intensità di corrente elettrica la quantità di carica elettrica (numero di elettroni) che attraversa una sezione qualsiasi del conduttore nell’unità di tempo Essa viene misurata con l’amperometro e viene espressa in ampere, dal nome del fisico francese André-Marie Ampère. Intensità di corrente = Quantità di carica Tempo ________________ 19

20  La resistenza elettrica invece è quella forza che si oppone al passaggio della corrente elettrica. È importante dosare il flusso della corrente elettrica in un circuito, sia per controllare il flusso della corrente stessa, e sia per bloccare eventuali sbalzi di corrente che possono danneggiare il circuito. La misura con cui viene classificata è l’Ohm ( Ω ). Questa grandezza dipende dal tipo di materiale, dalla lunghezza e dalla sezione del conduttore.  La differenza di potenziale (d.d.p), o tensione, è il dislivello (differenza) di cariche elettriche che c’è tra due estremi di un filo conduttore. È, dunque, la forza che mette in movimento gli elettroni generando corrente elettrica. Tra queste due grandezze c’è un rapporto di causa-effetto. La possiamo misurare tramite la sua unità di misura: i Volt (V) e lo strumento in cui lo si fa è il voltometro. Ogni elettrone viene rallentato dai protoni che incontra nel conduttore 20

21 Per corrente continua si intende quella quantità di corrente che ha intensità e direzione costante nel tempo. In questo tipo di corrente gli elettroni, che nell’atomo hanno una carica negativa, si muovono sempre nello stesso verso e hanno una bassa intensità. È usata generalmente negli apparecchi che sono in grado di generare energia continua come le batterie o le automobili. Invece la corrente alternata,quella che utilizziamo nelle nostre case,ha un flusso variabile nel tempo sia in intensità che di direzione poiché i poli elettrici si invertono continuamente (il positivo diventa negativo e viceversa). Dal momento che non si utilizza costantemente, questo tipo di energia è adatta ai generatori che vengono sfruttati in assenza di energia continua. La sua unità di misura è l’Hertz (Hz). Corrente continua e alternata 21

22 Sono tra i fenomeni naturali più impressionanti e temuti. In particolare, sono delle scariche elettriche improvvise e violente che si verificano tra due nubi oppure tra una nube e la superficie terrestre a causa di differenze di potenziale molto elevate nell'ambito dell'atmosfera. Il fenomeno si manifesta con un effetto luminoso (lampo) ed uno sonoro (tuono) che non vengono percepiti simultaneamente dall'osservatore a causa delle diverse velocità di propagazione della luce( Km/s) e del suono (340 m/s). Il lampo viene visto pertanto quasi istantaneamente, mentre il tuono viene udito dopo un intervallo di tempo tanto più grande quanto più è distante il fulmine. I fulmini 22

23 I parafulmini sono lunghe aste di metallo che vengono collocate sugli edifici per proteggerli dalle scariche dei fulmini. Essi attirano le cariche elettriche accumulate nelle nubi e prevengono la formazione dei fulmini. Nel caso in cui questi si formino ugualmente, convogliano verso il suolo la scarica, evitando che colpisca l'edificio e le persone che vi si trovano. L'invenzione del parafulmine si deve a Benjamin Franklin che si dedicò con passione agli studi scientifici, in particolare a quelli sull'elettricità. I parafulmini 23

24 Le leggi di Ohm Ohm, fisico tedesco, riuscì a dimostrare sperimentalmente l’esistenza di una relazione tra l’intensità, la differenza di potenziale e la resistenza di un conduttore. Riuscì così a formulare due leggi che prendono il suo nome. Resistenza Differenza di potenziale Intensità = _____________________  La prima legge di Ohm dice che, in un filo conduttore, l’intensità di corrente che lo attraversa è direttamente proporzionale alla differenza di potenziale e inversamente proporzionale alla resistenza del conduttore. Formule inverse V I = R 24

25 Situazioni possibili in un circuito 25

26  La seconda legge di Ohm dice che la resistenza di un conduttore dipende dal materiale del filo conduttore ( in ogni tipo di materiale la corrente passa in modo diverso); dalla lunghezza del filo, infatti, più lungo è il filo e più grande è la resistenza; dalla sezione del filo, cioè se è grosso o se è fine. La resistenza elettrica è direttamente proporzionale alla lunghezza del filo, ma inversamente proporzionale alla sezione del filo. Resistenza = Costante X _____________ Lunghezza Sezione “ ρ ” è una costante di proporzionalità detta resistività, dipendente dalla natura fisica del conduttore 26

27 I circuiti elettrici Per mantenere attivo il flusso di cariche all’interno di un conduttore, è necessario che i due estremi di un conduttore siano collegati tra loro in un circuito elettrico. Un circuito elettrico è un percorso chiuso in cui circola una corrente elettrica causata dalla differenza di potenziale esistente tra gli estremi del circuito stesso. Le parti principali di un circuito elettrico elementare sono: Un generatore di corrente (es. pila) Un utilizzatore (es. lampadina) Un filo conduttore che unisce i due poli a differente potenziale Un interruttore che serve ad aprire e chiudere il circuito interrompendo il passaggio della corrente I simboli degli elementi di un circuito 27

28 Circuito aperto e circuito chiuso L’interruttore è una lamina metallica mobile che ha la funzione di mettere in contatto i due capi del filo conduttore. Quando l’interruttore è abbassato mette in contatto i capi del filo e la corrente può circolare: si dice che il circuito è chiuso. Se l’interruttore è sollevato e quindi non collega le due estremità libere del filo conduttore la corrente non circola perché il circuito è aperto. 28

29 Più utilizzatori sono collegati in serie quando sono montati uno dopo l’altro in modo che la stessa corrente li attraversi in successione. In tal modo il funzionamento di ognuno di essi dipende da quello che lo precede: ad esempio, in una fila di lampadine collegate in serie se una di esse è fulminata tutte le altre rimangono spente (un classico esempio di utilizzatori in serie è dato dal collegamento delle lampadine nell’albero di Natale). Circuiti in serie La tensione giusta per accendere le lampadine in serie è uguale alla somma delle tensioni di accensione delle singole lampadine: per tre lampadine da 1,5 volt collegate in serie va bene una batteria da 4,5 volt 29

30 Più utilizzatori ( es. lampadine ) sono collegati in parallelo se hanno gli estremi in comune cioè l’entrata e l’uscita della corrente. Circuiti in parallelo In questo caso, gli utilizzatori sono collegati al generatore in modo da non dipendere l’uno dall’altro e, perciò, il mancato funzionamento di uno di essi non pregiudica quello degli altri: se una lampadina si fulmina, le altre continuano a funzionare. In questo tipo di collegamento le varie lampadine devono avere tutte un tensione di accensione uguale a quella della batteria di alimentazione. 30

31 31

32 ALESSANDRO VOLTA Alessandro Volta nacque a Como nel 1745 e qui morì nel Volta è rimasto celebre per la scoperta della sua " Pila ", avvenuta nel 1799 Con la pila, che rappresenta il prototipo delle moderne batterie, fu possibile, per la prima volta, avere a disposizione una vera corrente elettrica in modo continuo in un circuito; si aprì così la strada a quelle esperienze d'elettrologia che dovevano portare così importanti frutti. E' formata da una colonna di più elementi simili, gli elementi voltaici, che consistono in un disco di zinco sovrapposto ad uno di rame, uniti grazie ad uno strato intermedio di feltro o cartone imbevuto di acqua salata o acidulata. Gli estremi della pila vengono collegati grazie ad un conduttore elettrico e così facendo si produce un circuito nel quale passa la corrente. 32

33 Tutti i metalli hanno nelle ultime orbite degli elettroni (liberi) cioè non molto legati al nucleo e che possono sfuggire alla sua forza di attrazione. La facilità con cui questi elettroni delle ultime orbite possono essere ceduti dall'atomo è diversa nei vari metalli. Cosi, ed esempio, se confrontiamo lo zinco (Zn) ed il rame (Cu) notiamo che lo zinco cede i suoi elettroni liberi più facilmente del rame. Alessandro Volta scoprì un fenomeno (effetto Volta) che consiste nel fatto che mettendo a contatto due metalli diversi c'è sempre un passaggio di elettroni (corrente elettrica) che va dal metallo che li cede più facilmente all'altro. La pila di Volta Ad esempio, mettendo a contatto con un filo conduttore una lastrina di zinco con una di rame si provoca un trasferimento di elettroni che vanno dallo zinco al rame; lo zinco, restando in difetto di elettroni si carica positivamente ed il rame, invece, si carica negativamente. Questo flusso di elettroni (corrente), però, si esaurisce all'istante perché dopo che alcuni elettroni sono passati dallo zinco al rame, questo non ha più la capacità di attirarne altri e lo zinco non ha più la tendenza a perderli. 33

34 Se si immergono le due lastrine in una soluzione ionizzata (acido, sale, base) contenente cioè ioni positivi e ioni negativi succede che gli ioni positivi (+) si avvicinano al rame e catturano gli elettroni (-) in eccesso mentre gli ioni negativi si avvicinano allo zinco provocando una reazione chimica che lo rifornisce degli elettroni perduti. Con questo movimento all'interno della soluzione, si ripristina la situazione di partenza nelle due lastrine e si viene a creare un flusso continuo di elettroni (corrente elettrica) che vanno dallo zinco al rame. La corrente terminerà quando si esauriranno le particelle positive e negative (ioni) che sono in soluzione. Quello raffigurato è un elemento di pila di Volta. Lo zinco rappresenta il polo negativo e il rame il polo positivo 34

35 Collegando in serie più elementi di pila di Volta si costruisce la "pila a corona di tazze" che permette di ottenere una d.d.p. maggiore. Se al posto delle tazze usiamo dei limoni o delle patate otteniamo ugualmente un generatore di corrente continua( pila a limoni o a patate). Le pile trasformano spontaneamente l'energia chimica delle reazioni in energia elettrica 35

36 Gli effetti della corrente Il motivo per cui l'energia elettrica è così utile all'uomo è che essa può facilmente essere convertita in altre forme di energia. Quando circola in un circuito, la corrente elettrica produce tre differenti effetti.  Effetto termico o effetto Joule La corrente è un flusso di elettroni. Questi, muovendosi, provocano attrito, urtano le molecole del conduttore e le fanno vibrare: l’agitazione delle molecole si manifesta come calore. Quindi, tutti i conduttori si riscaldano quando sono percorsi da corrente elettrica. In alcuni casi possono diventare incandescenti, come accade, per esempio, al filamento di una lampadina o alla resistenza di una stufa elettrica. Il fenomeno per cui il passaggio di corrente elettrica attraverso un conduttore è accompagnato dallo sviluppo di calore si chiama effetto termico o effetto Joule, dal nome del fisico inglese vissuto nell’Ottocento, James Prescott Joule, che lo ha studiato per primo. Grazie all’effetto termico parte dell’energia si trasforma in energia termica. Quest’ultima viene ceduta all’ambiente come calore. 36

37 Un particolare utilizzo di questo effetto è prodotto dalle lampadine. Se ne osserviamo una, possiamo facilmente notare che, all’interno della sua ampolla, vi è un sottile filamento conduttore di tungsteno, il quale sarà attraversato da una corrente elettrica che lo farà riscaldare, senza farlo bruciare, perchè l’ampolla è vuota o piena di gas inerte. La temperatura raggiunta dal tungsteno è talmente elevata che il materiale emetterà luce. Una resistenza elettrica o resistore, è un componente elettrico fondamentale, sicuramente è il componente elettronico più importante: consiste in un materiale che oppone una certa resistenza al passaggio della corrente. Il riscaldamento prodotto è direttamente proporzionale alla resistenza del conduttore ed aumenta all’aumentare dell’intensità di corrente. Molti elettrodomestici utilizzano l’effetto Joule per produrre calore: essi hanno al loro interno dei conduttori a grandissima resistenza, chiamati appunto resistenze elettriche, che trasformano l’energia elettrica in energia termica. 37

38 La proprietà della resistenza nel trasformare elettricità in calore viene utilizzata negli elettrodomestici per riscaldare acqua (scaldabagno elettrico), cibo, nei forni elettrici, asciugacapelli, stufette. Quando in un apparecchio elettrico si richiede che la percentuale di energia elettrica convertita in calore sia molto alta, occorrerà aumentare il più possibile la resistenza dell'apparecchio. Questo avviene per esempio nelle stufe o nei ferri da stiro. Al passaggio della corrente elettrica, i, nella R resistenza elettrica, questa si scalda. 38

39 Se immergiamo due lamine di metallo collegate ad un generatore e ad un utilizzatore all’interno di una bacinella d’acqua distillata, ci accorgiamo che la lampadina non si accende. Per favorire il passaggio della corrente è sufficiente aggiungere del comunissimo cloruro di sodio NaCl (sale da cucina). Ciò avviene perchè l’acqua distillata non favorisce il passaggio della corrente. Quando noi aggiungiamo il sale, NaCl, esso si discioglie nell’acqua in forma di sodio (Na + ) e cloro (Cl - ); il primo ione viene attratto dal catodo (la lamina collegata al polo negativo del generatore), mentre il secondo dall’ anodo (la lamina collegata al polo positivo del generatore). Effetto chimico 39

40 Durante questo spostamento, gli elettroni della corrente elettrica vengono trasportati dagli ioni : questa è la motivazione del passaggio di corrente in un liquido, solo in presenza di ioni positivi e negativi. Uno ione Cl- va all’anodo, positivo, gli cede il suo elettrone e si trasforma in cloro gassoso(Cl) che sfugge sotto forma di bollicine; uno ione sodio (Na+) viene attratto dal catodo, negativo, acquista un elettrone e si trasforma in sodio metallico (Na ). 40

41 Il passaggio di corrente elettrica lungo un conduttore crea un campo magnetico ( elettromagnetismo ). È stato i fisico danese Oersted a scoprire questo fenomeno: egli notò che l’ago di una bussola mutava drasticamente la sua direzione quando si trovava vicino ad un conduttore nel quale passava della corrente elettrica. La deviazione dell'ago è indice dell'esistenza di un campo magnetico generato dalla corrente elettrica. Avvolgendo più volte il filo attorno alla bussola si osserva una deviazione dell'ago più marcata. Effetto magnetico 41

42 Il magnetismo 42

43 magnetini elementariOsservando quest’ultimo punto, possiamo dedurre che una calamita,anche se esercita la sua proprietà solo sui poli, è magnetica in tutte le sue parti. Secondo la scienza infatti, una calamita è composta infiniti magneti,detti magnetini elementari, allineati ordinatamente. affacciatibilanciataAll’interno della calamita però gli effetti delle coppie polo nord e polo sud si annullano a vicenda, solo alle estremità dunque rimangono affacciati lasciando la zona centrale bilanciata. Tutti i corpi sono formati da magnetini elementari, i quali però a differenza delle calamite sono disposti disordinatamente annullando così la loro proprietà magnetica. Alcuni oggetti però, come il ferro il cobalto l’acciaio ecc. hanno una proprietà particolare: se vengono avvicinati o messi in contatto con un magnete,i loro magnetini elementari si mettono tutti in ordine e orientati verso un verso magnetecalamita artificialeSe in conseguenza a questa esposizione alla calamita la sostanza acquista capacità magnetiche, viene chiamato magnete o calamita artificiale. Possiamo dividere le calamite artificiali in due gruppi: Calamite artificiali permanentiCalamite artificiali permanenti: come l’acciaio e l’anico, che mantengono nel tempo la loro capacità magnetica; Calamite artificiali temporaneeCalamite artificiali temporanee: come il ferro, che perdono la loro capacità in tempi più o meno brevi. 43

44 campo magnetico lo spazio in cui la calamita esercita il suo magnetismo viene chiamato campo magnetico, anche se vi sono sostanze interposte come l’acqua l’aria o il vetro. Possiamo vedere il campo magnetico attraverso la disposizione che assume della limatura di ferro lasciata cadere su una calamita Il campo magnetico 44

45 I fenomeni elettromagnetici Christian Oersted Michael FaradayL’elettricità e il magnetismo sono due fenomeni strettamente collegati fra loro, infatti due scienziati, Christian Oersted e Michael Faraday hanno scoperto rispettivamente come dall’elettricità si possono creare campi magnetici e come dai magneti si possa creare l’elettricità. 45

46 Nel 1820 il fisico danese Christian Oersted scoprì che, ogni volta che in un filo conduttore passava della corrente, l’ago di una bussola posto nelle vicinanze devia: questo avviene perché la presenza di corrente elettrica crea un campo magnetico in grado di cambiare la direzione dell’ago che indica nord e sud. La corrente elettrica produce magnetismo 46

47 Una decina di anni dopo la scoperta di Oersted, il fisico inglese Michael Faraday scoprì il fenomeno inverso: se infatti in mezzo a un solenoide (conduttore isolato sotto forma di spirale )si fa scorrere una calamita, si origina corrente elettrica. La corrente elettrica prodotta dalla calamita si chiama corrente indotta e il fenomeno viene definito induzione elettromagnetica. Questo fenomeno viene sfruttato soprattutto per produrre energia elettrica, come nel caso della dinamo : la ruota della bicicletta fa girare un asse sul quale vi è una calamita che, girando, induce la corrente elettrica nel solenoide avvolto intorno ad essa; da qui la corrente viaggia fino all’utilizzatore, una semplice lampadina. Il processo inverso della dinamo invece, è riscontrabile nel motore elettrico : il motore trasforma l’energia elettrica in meccanica, sfruttando sempre alcuni fenomeni magnetici Il fenomeno dell’induzione elettromagnetica viene sfruttato per la costruzione di alternatori, motori elettrici e di generatori di corrente. Il magnetismo produce corrente elettrica 47


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