Elettricità e magnetismo Realizzazione: Tania Vitello 3D

Corpi elettrizzati Un corpo è elettrizzato quando possiede un eccesso di carica. Si carica positivamente quando perde elettroni; si carica negativamente quando acquista elettroni. Un corpo elettrizzato attira corpi di carica elettrica opposta e respinge quelli che hanno la medesima carica. Alcuni fenomeni vengono definiti elettrostatici se determinati da cariche elettriche che rimangono sostanzialmente statiche ed elettrodinamici se connessi a cariche elettriche in movimento

Corpi isolanti e conduttori Nei corpi isolanti le cariche elettriche si muovono con grande difficoltà, infatti negli atomi dei materiali isolanti gli elettroni sono fortemente legati al nucleo, essi quindi hanno difficoltà a spostarsi da un atomo ad un altro. Nei corpi conduttori, le cariche elettriche si muovono con molta facilità, infatti negli atomi dei materiali conduttori, gli elettroni, detti elettroni di conduzione, sono debolmente legati al nucleo, essi quindi possono spostarsi all’interno del conduttore.

Elettrizzazione dei corpi Per strofinio: Due corpi inizialmente neutri vengono strofinati. Per contatto: Un corpo carico è messo a contatto con un corpo elettricamente neutro. In entrambi i casi i corpi possono essere isolanti o conduttori. Per induzione: Un corpo carico è solo avvicinato a un corpo elettricamente neutro. Essi sono solo dei conduttori.

Cariche elettriche in movimento La corrente elettrica è il movimento degli elettroni all’interno di un conduttore. Per generare corrente elettrica, deve avvenire il passaggio delle cariche elettriche all’interno di un conduttore e quindi alle sue estremità deve avere quantità diverse di cariche elettriche, deve avere cioè una differenza di carica, solo quando vi è questa differenza gli elettroni iniziano a spostarsi. L’estremo verso il quale gli elettroni si avvicinano viene detto polo positivo, mentre quello da cui si allontanano viene detto polo negativo. La differenza di carica che consente il passaggio della corrente elettrica viene detta differenza di potenziale o tensione. Essa viene misurata in Volt. La quantità di cariche che in un certo intervallo di tempo attraversa la sezione di un conduttore rappresenta l’intensità della corrente. I = q/t intensità = quantità/tempo L’intensità si misura in ampere dal fisico francese andrè-Marie Ampère.

Andrè-Marie Ampère

Circuiti elettrici Per mantenere attivo il flusso di cariche elettriche attraverso un conduttore, è necessario che i due estremi o poli di esso siano collegati tra loro in un circuito elettrico mediante un generatore di corrente elettrica, ad esempio una pila. Un circuito elettrico può essere costituito da un generatore, da un filo conduttore, da un utilizzatore e da un interruttore. Se l’interruttore è aperto, la corrente elettrica non giunge all’altro capo, non passa così per l’utilizzatore, che pertanto si spegne. Se l’interruttore è chiuso, la corrente elettrica passa attraverso il circuito e così l’utilizzatore si accende. I circuiti possono essere di diversi tipi, in serie o in parallelo.

Resistenza elettrica L’attrito che gli elettroni incontrano quando viaggiano nel conduttore viene chiamata resistenza elettrica. L’unità di misura della resistenza è l’ohm, dal nome del fisico tedesco Georg Simon Ohm.

Le leggi di Ohm 1^LEGGE DI OHM Se consideriamo l’intensità come costante, la tensione e la resistenza sono grandezze direttamente proporzionali, pertanto: I = V/R infatti l’intensità rappresenta il rapporto; se consideriamo la tensione come costante, la resistenza e l’intensità sono grandezze inversamente proporzionali pertanto: V = R x I infatti la tensione rappresenta il prodotto; mentre se consideriamo la resistenza come costante, la tensione e l’intensità sono grandezze direttamente proporzionali pertanto: R = V/I infatti la resistenza rappresenta il rapporto.

2^LEGGE DI OHM La resistenza elettrica di un conduttore dipende dal materiale di cui esso è costituito ed è direttamente proporzionale alla lunghezza del filo conduttore ed inversamente proporzionale alla sua sezione. R = Q l/s Resistenza = costante(resistività) x lunghezza/sezione

Il magnetismo I materiali che hanno la capacità di attirare oggetti ferrosi vengono chiamati magneti. Vi sono anche magneti artificiali che se sottoposti ad una serie di trattamenti acquistano, per un periodo più o meno lungo, proprietà magnetiche. In ogni magnete si distinguono due estremità: il polo nord magnetico ed il polo sud magnetico. Se avviciniamo un magnete ad un certa quantità di limatura di ferro, si può osservare che essa viene attirata dal magnete, concentrandosi intorno ai poli dove la forza di attrazione è più intensa. Se avviciniamo due magneti possiamo constatare che i polo opposti si attraggono, mentre i poli uguali si respingono.

I poli magnetici non si possono mai separare.

Una calamita si orienta sempre nella direzione Nord-Sud geografica, per questo la Terra può essere considerata un enorme magnete in cui il polo sud magnetico si trova quasi in corrispondenza del Nord geografico e il polo nord magnetico nel punto opposto.

Il processo di magnetizzazione Per strofinio: il corpo da magnetizzare viene strofinato, appunto, sullo stesso polo di una calamita; Per contatto: il corpo da magnetizzare viene posto a contatto diretto con il magnete; Per induzione: il corpo da magnetizzare viene soltanto avvicinato al magnete, senza che vi entri in contatto diretto.

L’effetto elettromagnetico Un conduttore metallico percorso da corrente si comporta come un magnete, cioè esercita su una bussola gli stessi effetti di un magnete. Questo fenomeno prende il nome di effetto elettromagnetico. Tale sistema si comporta quindi come una calamita, è infatti chiamato elettrocalamita o elettromagnete.

Le onde Le onde sono delle perturbazioni che si propagano nello spazio trasportando energia. La velocità con cui un’onda si propaga viene detta velocità di propagazione. Le onde possono essere trasversali o longitudinali. Le particelle raggiunte dalle onde trasversali oscillano in direzione perpendicolare rispetto a quella in cui si propaga l’ onda; le particelle, invece, raggiunte dalle onde longitudinali oscillano nella stessa direzione in cui si propaga l’onda. Le grandezze che definiscono un’onda sono il periodo, la frequenza, la lunghezza e l’ampiezza d’onda.

Il suono Il suono è prodotto dalle vibrazioni dei corpi elastici, essi chiamati anche sorgenti sonore ritornano nella posizione iniziale, una volta finito di vibrare. Le onde sonore si trasmettono meglio nei solidi, poi nei liquidi e poi nei gas. Esse vengono chiamate onde sferiche perché le particelle di cui i mezzi di propagazione sono costituiti si dilatano e si contraggono in tutte le direzioni. Le proprietà del suono sono l’intensità, l’altezza ed il timbro. I fenomeni acustici sono la riflessione del suono e la risonanza.

La luce La luce è una forma di energia chiamata raggiante o luminosa. Essa si propaga attraverso delle onde dette elettromagnetiche, anche nel vuoto; lungo una retta chiamata raggio luminoso. Noi possiamo vedere grazie alla riflessione della luce. La legge di tale riflessione dice che l’onda incidente crea con la perpendicolare un angolo di una certa ampiezza; l’angolo riflesso formerà un angolo della stessa ampiezza della precedente.

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