LE CARATTERISTICHE DELL’ENERGIA ELETTRICA

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2 LE CARATTERISTICHE DELL’ENERGIA ELETTRICA
L’Energia Elettrica si dice secondaria perché ricavata dalla trasformazione di altre forme di energia (vento, solare, nucleare, ….)

3 LE CARATTERISTICHE DELL’ENERGIA ELETTRICA
Le caratteristiche sono: È comoda da usare (premo un interruttore ed è disponibile); E’ pulita (non produce polveri); Può essere trasportata a grande distanza; Può essere ritrasformata in energia meccanica o termica; E’ però difficile da immagazzinare (gli accumulatori elettrici sono ingombranti e costosi)

4 LE CARATTERISTICHE DELL’ENERGIA ELETTRICA
Il problema dell’energia elettrica sono i processi con cui essa viene prodotta. Si possono utilizzare materie prime Non Rinnovabili come carbone e petrolio; Ricavare Energia da fonti rinnovabili come il vento o l’acqua.

5 COS’E’ L’ELETTRICITA’
La materia è costituita da atomi. Al centro è presente il nucleo, composto da neutroni (che non hanno carica elettrica, i protoni (carica positiva), e gli elettroni (carica negativa).

6 COS’E’ L’ELETTRICITA’
Le cariche positive si attraggono con quelle negative e bilanciano la forza centrifuga che tenderebbe ad allontanare gli elettroni che ruotano Intorno al nucleo.

7 COS’E’ L’ELETTRICITA’
In generale l’atomo ha una carica nulla in quanto il numero di elettroni è pari al numero di protoni

8 COS’E’ L’ELETTRICITA’
Con il nome di Elettricità si intendono tutti quei fenomeni fisici nei quali intervengono cariche elettriche. Le cariche elettriche sono una delle proprietà delle particelle che costituiscono la materia.

9 COS’E’ L’ELETTRICITA’
Quando si applica una forza tale da strappare un elettrone dalla propria orbita, si ha un passaggio di corrente. Per convenzione il verso della corrente si disegna nel verso opposto al Verso degli elettroni

10 CONDUTTORI ED ISOLANTI
Possiamo suddividere i materiali in Conduttori, Isolanti e Semiconduttori. Questi ultimi hanno proprietà intermedie rispetto ai primi due. I conduttori, sono appunto, buoni conduttori di elettricità, cioè la corrente scorre facilmente in essi. Nei materiali isolanti, la corrente elettrica non può scorrere.

11 CORRENTE ELETTRICA Nei conduttori metallici gli atomi perdono facilmente gli elettroni più esterni e sono liberi di muoversi all’interno del corpo metallico.

12 CORRENTE ELETTRICA In alcune sostanze, come le soluzioni saline in acqua, le molecole che formano il sale possono spezzarsi in due frammenti, uno con eccesso di elettroni (ioni negativi), l’altro con mancanza di elettroni (ioni positivi)

13 CORRENTE ELETTRICA La corrente elettrica può scorrere attraverso un gas, se esso viene ionizzato, cioè se applico un campo elettrico così forte da superare «la barriera isolante» del gas.

14 CORRENTE ELETTRICA La ionizzazione di un gas è un processo per il quale un gas, inizialmente neutro, viene ionizzato facendo passare una corrente elettrica. È anche noto come scarica elettrica, o (se la corrente che fluisce nella scarica è molto elevata) arco elettrico.

15 CORRENTE ELETTRICA Un gas neutro è isolante, ma se sottoposto ad un campo elettrico sufficientemente elevato si può ionizzare e pertanto diventare conduttore.

16 CORRENTE ELETTRICA Il campo elettrico massimo al quale può resistere un gas senza entrare in conduzione è detto rigidità dielettrica  (dielettrico = isolante) del gas, in analogia ai materiali solidi:

17 CORRENTE ELETTRICA quando si ha la scarica si dice anche che la sua rigidità dielettrica è stata perforata. Ciò accade ad esempio nel caso dei fulmini o dei tubi a neon.

18 Tensione e Corrente Elettrica
Ipotizziamo di avere due conduttori in cui in uno si siano accumulati elettroni (carica negativa), nell’altro ci sia una mancanza di elettroni (carica positiva).

19 Tensione e Corrente Elettrica
Per trasportare gli elettroni dal conduttore B al conduttore A, si deve vincere la forza con cui le cariche negative si respingono. Si dice che tra i due corpi esiste una differenza di potenziale elettrico, (Tensione Elettrica). Essa si misura in volt.

20 Tensione e Corrente Elettrica
Se si collegano i due oggetti con un filo conduttore gli elettroni si spostano per ristabilire l’equilibrio. Lo spostamento di elettroni è la corrente elettrica.

21 Tensione e Corrente Elettrica
Convenzionalmente la corrente si indica con la direzione inversa dello spostamento degli elettroni. Essa si misura in ampere.

22 Tensione e Corrente Elettrica
La corrente finisce quando le cariche elettriche dei due corpi si annullano. Se però viene collocato un generatore elettrico che mantiene costante la tensione elettrica a spese di una certa energia, la corrente continua a scorrere.

23 Le leggi fondamentali dell’Elettronica
La legge di Ohm Anche un conduttore oppone una certa resistenza al passaggio della corrente. La resistenza elettrica di un filo si misura in ohm. La resistenza elettrica di un filo dipende da: Il materiale (esempio il rame, alluminio ed argento oppongono una bassa resistenza alla corrente) La lunghezza del filo (maggiore lunghezza maggiore resistenza); La sezione del filo (più è sottile maggiore è la resistenza)

24 Le leggi fondamentali dell’Elettronica
La legge di Ohm La formula che lega le grandezze elettriche: V = R X I V (volt) = R (ohm) x I (ampere)

25 Le leggi fondamentali dell’Elettronica
Esercizio V = R X I R = 10 W (ohm) I = 1,5 A (Ampere) V = R x I = 10 x 1,5 = 15 v (volt)

26 Le leggi fondamentali dell’Elettronica
Esercizio V = R X I R = 100 W (ohm) I = 15 mA (Ampere) I = 15 mA = 0,015 A V = R · I = 100 · 0,015 = 1,5 v

27 Le leggi fondamentali dell’Elettronica
Esercizio I = V / R V = 1,5 v (volt) R = 100 W (ohm) I = 𝑽 𝑹 = 𝟏,𝟓 𝟏𝟎𝟎 =𝟎,𝟎𝟏𝟓 A I = 𝟎,𝟎𝟏𝟓 A = 15 mA

28 Collegamento in "SERIE" Vg = 1,5 v; R1 = 100 W; R2 = 50 W Esercizio
Calcolare il valore di V1 e V2 Ig + Vg Se volessi applicare le leggi di Ohm risulterebbe: V1 = R1 · I V2 = R2 · I2 Prima di Tutto si deve trovare la Resistenza Equivalente. Per trovarla il Generatore di Tensione viene sostituito da un circuito aperto

29 Collegamento in Serie e Parallelo
Esercizio Vg = 1,5 v; R1 = 100 W; R2 = 50 W Calcolare il valore di V1 e V2 I1 I2 Ig + Vg Requ Resistenza Equivalente Requ = = Requ = 150 W REqu = R1 + R2

30 Collegamento in Serie e Parallelo
Esercizio Vg = 1,5 v; R1 = 100 W; R2 = 50 W Calcolare il valore di V1 e V2 I1 I2 Ig + Vg REqu = 150 W 𝑰 𝒈 = 𝑽 𝒈 𝑹 𝑬𝒒𝒖 = 𝟏,𝟓 𝟏𝟓𝟎 =𝟎,𝟎𝟏 𝑨 Ig + Vg 𝑰 𝒈 =𝟎,𝟎𝟏 𝑨=𝟏𝟎 𝒎𝑨

31 Collegamento in Serie e Parallelo
Esercizio Vg = 1,5 v; R1 = 100 W; R2 = 50 W Calcolare il valore di V1 e V2 I1 I2 Ig + Vg 𝑰 𝒈 =𝟎,𝟎𝟏 𝑨=𝟏𝟎 𝒎𝑨 Applicando la legge di Ohm: V1 = R1 · I V2 = R2 · I2 Ig = I1 = I2 Quanto valgono I1 ed I2 ?

32 Collegamento in Serie e Parallelo
Esercizio Quanto Valgono V1 e V2 ? I1 I2 Vg = 1,5 v; R1 = 100 W; R2 = 50 W I= 0,01 A Ig + Vg V1 = R1 ·I1 = 100 · 0,01 = 1 v V2 = R2 · I2 = 50 · 0,01 = 0,5 v

33 Collegamento in SERIE Ig = I1 = I2 Vg = V1 + V2 Vc = 1,5 v Va = 0,5 v
Vb = 0 v V1 = Vg - Va = 1 v I1 I2 V2 = Va - Vb = 0,5 v Ig + Vg = Vc - Vb = 1,5 v Vg Quindi in un Circuito in Serie Ig = I1 = I2 Vg = V1 + V2

34 Collegamento in SERIE Vg = V1 + V2 = 5 + 10 = 15 v V1 = 5 v V2 = 10 v
Ig + Vg = ? Vg Vg = V1 + V2 = = v

35 Collegamento in "PARALLELO"
Ig + I1 I2 Vg R1 R2 Vg = V1 = V2 Ig = I1 + I2

36 Collegamento in "PARALLELO"
REq R1 R2 Per il calcolo la Resistenza Equivalente il Generatore di Tensione diventa circuito aperto. R1 = 100 W R2 = 50 W 𝑹 𝑬𝒒 = 𝑹 𝟏 · 𝑹 𝟐 𝑹 𝟏 + 𝑹 𝟐 = 33,33 W

37 Collegamento in "PARALLELO"
Ig + Vg REq Dati: Ig = 15 mA REq = 33,33 W Vg = REq · Ig = 33,33 · 0,015 = 0,5 v

38 Collegamento in "PARALLELO"
Ig Vg = V1 = V2 Ig = I1 + I2 + I1 I2 Vg R1 Vg = 0,5 v R1 = 100 W R2 = 50 W Ig= 0,015 A R2 𝑰 𝟏 = 𝑽 𝒈 𝑹 𝟏 = 𝟎,𝟓 𝟏𝟎𝟎 =𝟎,𝟎𝟎𝟓 𝑨 = 5 mA 𝑰 𝟐 = 𝑽 𝒈 𝑹 𝟐 = 𝟎,𝟓 𝟓𝟎 =𝟎,𝟎𝟏 𝑨 = 10 mA Infatti 𝑰 𝒈 = 𝑰 𝟏 + 𝑰 𝟐 = 𝟓+𝟏𝟎 = 𝟏𝟓 𝐦𝐀 =𝟎,𝟎𝟏𝟓 𝐀

39 Collegamento in "PARALLELO"
Ig Vg = V1 = V2 Ig = I1 + I2 + I1 I2 Vg R1 Vg = 0,5 v R1 = 100 W R2 = 50 W Ig= 0,015 A R2 𝑰 𝟏 = 𝑽 𝒈 𝑹 𝟏 = 𝟎,𝟓 𝟏𝟎𝟎 =𝟎,𝟎𝟎𝟓 𝑨 = 5 mA 𝑰 𝟐 = 𝑽 𝒈 𝑹 𝟐 = 𝟎,𝟓 𝟓𝟎 =𝟎,𝟎𝟏 𝑨 = 10 mA V1 = R1 ·I1 = 100 · 0,005 = 0,5 v V2 = R2 · I2 = 50 · 0,01 = 0,5 v

40 Collegamento in "PARALLELO"
Ig + I1 I2 Vg R1 R2 𝑰 𝟏 = 𝑽 𝒈 𝑹 𝟏 𝑰 𝟐 = 𝑽 𝒈 𝑹 𝟐 DIMOSTRAZIONE 𝑽𝒈 𝟏 𝑹 𝟏 + 𝟏 𝑹 𝟐 Ig = I1 + I2 = 𝑽 𝒈 𝑹 𝟏 + 𝑽 𝒈 𝑹 𝟐 =

41 Collegamento in "PARALLELO"
𝑽𝒈 𝟏 𝑹 𝟏 + 𝟏 𝑹 𝟐 Ig = I1 + I2 = 𝑽 𝒈 𝑹 𝟏 + 𝑽 𝒈 𝑹 𝟐 = 𝟏 𝑹 𝟏 + 𝟏 𝑹 𝟐 = 𝑹 𝟏 + 𝑹 𝟐 𝑹 𝟏 · 𝑹 𝟐 𝑽𝒈 𝑹 𝟏 + 𝑹 𝟐 𝑹 𝟏 · 𝑹 𝟐 = Ig V = R · I 𝑽𝒈= 𝑹 𝟏 ·𝑹 𝟐 𝑹 𝟏 + 𝑹 𝟐 · Ig

42 Collegamento in "PARALLELO"
Ig + I1 I2 Vg R1 R2 Che differenza c’è ? + R1 R2

43 ESERCIZIO Vg R3 R4 + I3 I1 I4 R1 R2 R5 R6 I5 I6 R7 I2 I7 Ig Dati Vg= 6 v R1= 100 W R2= 300 W R3= 20 W R4= 20 W R5= 40 W R6= 10 W R7= 10 W Calcolare I5 ed I3

44 ESERCIZIO 𝑹 𝒑𝟑.𝟒 = 𝑹 𝟑 · 𝑹 𝟒 𝑹 𝟑 + 𝑹 𝟒 REq
𝑹 𝒑𝟑.𝟒 = 𝑹 𝟑 · 𝑹 𝟒 𝑹 𝟑 + 𝑹 𝟒 REq 𝑹 𝒑𝟓.𝟔 = 𝑹 𝟓 · 𝑹 𝟔 𝑹 𝟓 + 𝑹 𝟔 𝑹 𝒑𝟑.𝟒 = 𝟐𝟎 ·𝟐𝟎 𝟐𝟎+𝟐𝟎 = 𝟒𝟎𝟎 𝟒𝟎 = 10 W Dati Vg= 6 v R3= 20W R4= 20W R5= 40W R6= 10W 𝑹 𝒑𝟓.𝟔 = 𝟒𝟎 ·𝟏𝟎 𝟒𝟎+𝟏𝟎 = 𝟒𝟎𝟎 𝟓𝟎 = 8 W

45 ESERCIZIO R1 R2 I1 I2 Dati Vg= 6 v R1= 100 W R2= 300 W R3.4= 10 W R5.6= 8 W R7= 10 W I3.4 Rp3.4 + Ig Vg I5.6 Rp5.6 I7 R7

46 ESERCIZIO Ig = 𝑽𝒈 𝑹𝑬𝒒 = 𝟔 𝟒𝟐𝟖 =𝟎,𝟎𝟏𝟒 A
REqu = R1 + R2 + Rp3.4 + Rp5.6 + R7 REqu = REqu = 428 W Dati Vg= 6 v R1= 100W R2= 300W R3.4= 10W R5.6= 8W R7= 10W Ig = 𝑽𝒈 𝑹𝑬𝒒 = 𝟔 𝟒𝟐𝟖 =𝟎,𝟎𝟏𝟒 A Ig = 𝟎,𝟎𝟏𝟒 A = 14 mA

47 Ig = I1 = I2= I3.4 = I5.6= I7 ESERCIZIO R1 R2 I1 I2 I3.4 Rp3.4 + Ig Vg
Dati Vg= 6 v R1= 100W R2= 300W R3.4= 10W R5.6= 8W R7= 10W I= 14 mA Ig Vg I5.6 Rp5.6 I7 R7

48 ESERCIZIO V1 = R1 · I1 V3.4 = Rp3.4 · I3.4 V3.4 = 10 · 0,014 = 0,14 v
V3 = V4 = V3.4 V3 = R3 · I3 Dati Vg= 6 v R1= 100W R2= 300W R3.4= 10W R5.6= 8W R7= 10W I= 14 mA I3 = 𝑽𝟑 𝑹𝟑 = 𝟎,𝟏𝟒 𝟐𝟎 I3 = 0,007 A = 7 mA

49 Potenza ed Energia: Effetto Joule
Quando la corrente scorre in un circuito elettrico si libera Energia. In un filo conduttore, in particolare, (ad esempio in un filo di una lampadina o di un forno) il passaggio di corrente libera energia termica. Questo fenomeno è detto effetto Joule.

50 Potenza ed Energia: Effetto Joule

51 Potenza ed Energia: Effetto Joule
La potenza, misurata in watt, indica l’energia liberata per ogni unità di tempo P (watt) = V (volt) x I (ampere) P = V X I = R x I2

52 Potenza ed Energia: Effetto Joule
In elettrotecnica l’energia liberata in un certo tempo si misura in Kilowattora (Kwh) E (Kwh) = P (Kilowatt) x t (ore)

53 PILE E ACCUMULATORI Se si immergono due elementi metallici (elettrodi), ad esempio in rame e zinco, in una soluzione chimica (elettrolito), per effetto elettrochimico il rame perde elettroni e si carica positivamente, lo zinco acquisisce degli elettroni caricandosi negativamente

54 CORRENTE ELETTRICA Si ha quindi una differenza di potenziale tra i due elettrodi. Se si colloca un filo conduttore tra i due elettrodi (es. lampadina), tra i due inizia a scorrere una corrente elettrica.

55 CORRENTE ELETTRICA Questa corrente elettrica continua a scorrere finché, attraverso le reazioni chimiche tra elettrodi ed elettrolito, consentono un rifornimento di cariche elettriche.

56 COSI’ COSI’, ERA MEGLIO UNA VOLT
CIAO COME WATT ? COSI’ COSI’, ERA MEGLIO UNA VOLT

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