CORRENTE ELETTRICA

Con elettricità si intendono tutti quei fenomeni fisici nei quali intervengono cariche elettriche sia ferme che in movimento.

l’energia elettrica viene definita energia secondaria perchè è ottenuta da altre forme di energia.

VANTAGGI                      SVANTAGGI

. È facilmente trasportabile       . È difficile da immagazzinare

e distribuibile.

.può essere ritrasformata          . Ci sono perdite nella sua

facilmente.                                trasformazione

.non produce polveri ed emissioni     . Inquina nella sua

.comoda da usare.                           produzione

. Problemi ambientali di

sicurezza

Tutta la materia è formata da atomi, cioè piccole particelle in continuo movimento.

Tutti gli atomi hanno una struttura ben precisa: un nucleo con carica positiva e delle particelle che ruotano attorno al nucleo dette elettroni con carica negativa.

Nell’atomo la carica totale data dalla somma delle cariche positive e negative è nulla; esiste un principio che lo afferma e dice che due corpi con cariche opposte si attraggono mentre due corpi con cariche uguali si respingono; si manifesta la forza elettromagnetica che applica attrazione e repulsione. Per questo il nucleo che ha carica positiva tiene legato a se gli elettroni.

Ma alcuni atomi tendono a perdere gli elettroni che si spostano da un atomo all’altro, questi materiali sono detti conduttori come i metalli (argento), soluzioni di sale e corpi umidi i materiali che non sono buoni conduttori sono detti isolanti come il vetro.

Immaginiamo di avere due corpi conduttori e di sottrarre al primo un certo numero di elettroni per farli arrivare al secondo, ora il primo corpo è carico positivamente, mentre il secondo è carico negativamente.

Si dice che tra i due corpi esiste una differenza di potenziale elettrico o tensione che è tanto maggiore quanto maggiori sono le cariche elettriche accumulate su due oggetti.

QUESTA TENSIONE SI MISURA IN VOLT (V)

se si collegano i due oggetti tramite un filo conduttore gli elettroni inizieranno a ritornare sul primo corpo per ristabilire l’equilibrio.

SOTTO L’AZIONE DI UNA TENSIONE NEL FILO SI STABILISCE UNA CORRENTE ELETTRICA CHE SI INDICA CON I E SI MISURA IN AMPERE (A)

Dopo che si è ristabilito l’equilibrio la tensione e la corrente si annullano ma, se si collega un generatore che mantiene costante la tensione tra i due corpi, la corrente continua.

Abbiamo realizzato un circuito elettrico elementare dove gli elettroni si spostano dal polo negativo al Polo positivo e il generatore mantiene costante la differenza di potenziale.

Nella realtà la corrente elettrica è un flusso di elettroni che si spostano da un oggetto con carica positiva ad uno con carica negativa, ma per convenzione si considera come un flusso di cariche positive che si spostano da un oggetto con carica positiva ad uno con carica negativa.

LA LEGGE DI OHM

la corrente I, che passa per il filo conduttore, e la tensione V, all’estremità del filo, sono direttamente proporzionali.

Cioè che la corrente aumenta all’aumentare della tensione.

V=RxL

R è la resistenza che il filo oppone al passaggio della corrente e si misura in OHM.

Più alta è la resistenza minore è la corrente che riesce a passare. La resistenza dipende da vari fattori come il materiale del filo conduttore. I buoni conduttori hanno una resistenza molto bassa.

Quando gli elettroni fluiscono all’interno di un circuito elettrico sotto l’azione di un generatore di libera energia. Cambia la forma dell’energia in base a cosa colleghiamo al circuito, per esempio se lo colleghiamo a un motore elettrico l’energia si trasformerà prevalentemente in energia meccanica, nel caso di un forno si trasformerà prevalentemente in energia termica.

La grandezza che indica l’energia liberata per unità di tempo è la potenza, che si misura in watt.

C’è un’importante legge che dice: la potenza liberata è data dal prodotto tra la tensione, ai capi del conduttore, e la corrente che lo percorre.
P=VxL

ELETTROMAGNETISMO

COSA È?
Esiste un minerale che si chiama magnetite, che ha la capacità di attirare minerali ferrosi come una calamita e questa sua proprietà si chiama magnetismo.

Hanno particolari caratteristiche:

.il potere di attrazione magnetica di concentra solo alle estremità, chiamate poli magnetici

.i due poli vengono chiamati polo nord e polo sud

.Se si avvicinano due calamite nel verso dello stesso segno loro si respingono, mentre se si avvicinano i segni opposti le due calamite si attraggono

.Il magnete è circondato da campi magnetici, uno spazio all’interno la quale è attiva la sua capacità di attrarre corpi ferrosi

L’INDUZIONE ELETTROMAGNETICA

Un campo magnetico può generare una corrente elettrica, infatti se proviamo a muovere avanti indietro una calamità all’interno di un filo di rame avvolto a spirale chiamato bobina e gli estremi gli colleghiamo ad un amperometro,(un apparecchio che serve per misurare l’intensità della corrente elettrica) e osserviamo che l’ago indicatore dell’amperometro si muove individuando il passaggio di corrente.

Un campo magnetico è in grado di produrre energia elettrica ed è chiamato induzione elettromagnetica è alla base del funzionamento dei generatori di corrente impiegati nelle centrali elettriche.

questa proprietà è stata scoperta dallo scienziato inglese Michael Faraday nel 1831.

DINAMO

un tipico esempio dell’induzione elettromagnetica è la dinamo, che è capace di produrre corrente elettrica sufficiente per accendere il fanale della bicicletta.

La dinamo è formato con un rullo zigrinato, che se si sposta verso la ruota, mettiamo in movimento un piccolo albero che trasmette il movimento rotatorio della ruota a una calamita porta all’interno del cilindro metallico.

Attorno alla calamita viene messo il circuito indotto, formato da una barretta d’acciaio attorno alla quale è posto un filo di rame.

Quando il magnete si muove al muoversi della ruota, i poli Nord e sud si muovono rapidamente, creando un campo magnetico che taglia le spire di rame, nelle quali per il fenomeno dell’induzione elettromagnetica, si crea una corrente elettrica continua che si trasmette alla lampadina.

CENTRALI ELETTRICHE A FONTI RINNOVABILI E NON RINNOVABILI

COSA SONO LE CENTRALI ELETTRICHE?
Una centrale elettrica è un impianto industriale dedicato alla produzione di energia elettrica tramite la trasformazione di una fonte di energia primaria. La macchina dedicata alla conversione dell’energia è solitamente un generatore elettrico costituito da un alternatore mosso da un  motore, fanno eccezione degli impianti fotovoltaici. Per la gestione  dell’impianto nella centrale è presente la strumentazione di controllo che generalmente contiene anche il trasformatore necessario alla trasmissione dell’energia elettrica in alta o altissima tensione.

Una centrale elettrica è classificata in base alla fonte energetica che trasforma, principalmente si hanno  la centrale termoelettrica, la centrale idroelettrica, la centrale nucleare, la centrale solare, la centrale eolica  e la centrale geotermoelettrica.

CENTRALI ELETTRICHE A FONTI NON RINNOVABILI

Sono destinate in periodi più o meno lunghi ad esaurirsi. Per rigenerarle occorrono milioni di anni, per questo non sono considerate rinnovabili.

si dividono solitamente in due gruppi:

. Combustibili fossili

. Nucleare

CENTRALI TERMOELETTRICHE

Le centrali termoelettriche trasformano l’energia termica prodotta generalmente da combustibili fossili in energia elettrica. Vengono usati soprattutto oli combustibili, carbone e gas. Esistono anche centrali termoelettriche a gas dove il fluido di lavoro è il gas naturale.

Il carbone è una sostanza naturale formatasi milioni di anni fa quando le foreste furono sommerse dalle acque e sepolte dai sedimenti. In un ambiente privo di ossigeno, la cellulosa del legno, composta da idrogeno, ossigeno e carbonio, è stata trasformata dai batteri anaerobi (che vivono in assenza di ossigeno) in carbone fossile perdendo ossigeno e idrogeno.

Può essere estratto da miniere a cielo aperto o sotterranee.

il petrolio è un liquido oleoso costituito da una miscela di idrocarburi, composti chimici formati da idrogeno e carbonio.

il gas naturale è formato da idrocarburi allo stato gassoso che fuoriescono dal sottosuolo in modo spontaneo o attraverso perforazioni. Viene chiamato anche metano.

CENTRALE NUCLEARE

Una centrale nucleare è un impianto industriale in cui l’energia nucleare   viene trasformata in energia termica  ed elettrica. Viene usato l’uranio, che è un metallo non molto abbondante sulla crosta terrestre; se il suo nucleo viene bombardato con un neutrone si spezza in due nuclei più leggeri, il bario e il cripton. Da questa reazione, chiamata fissione nucleare, cioè scissione del nucleo, si liberano energia e neutroni, che vanno a colpire altri nuclei. Si origina una reazione a catena che libererà quantità sempre maggiori di energia.

Si articola nelle seguenti fasi:

. Il nocciolo dove avviene la fissione nucleare

. La fissione produce il calore per scaldare l’acqua e trasformarla in vapore

. Il vapore fa ruotare le pale di una turbina la cui energia meccanica viene trasmessa all’alternatore e successivamente al trasformatore, che la trasforma in energia elettrica.

CENTRALI ELETTRICHE A FONTI RINNOVABILI

Le fonti di energia rinnovabile sono fonti energetiche non soggette ad esaurimento^[1] perché naturalmente reintegrate tramite processi fisici, come avviene per la luce solare o il vento.

CENTRALE IDROELETTRICA

L’energia idroelettrica è considerata una fonte di energia alternativa e rinnovabile, che sfrutta la trasformazione in energia elettrica, tramite un alternatore accoppiato ad una turbina in una centrale idroelettrica, dell’energia potenziale gravitazionale posseduta da una certa massa d’acqua contenuta in un lago ad una certa quota altimetrica, sfruttando un determinato dislivello, o direttamente dell’energia cinetica posseduta da un corso d’acqua.

CENTRALI SOLARI

L’energia solare è l’energia associata alla radiazione solare e rappresenta la fonte primaria di energia sulla Terra.

È la forma di energia normalmente utilizzata dagli organismi autotrofi, cioè quelli che eseguono la fotosintesi, comunemente indicati come “vegetali” (da cui si originano anche i combustibili fossili); gli altri organismi viventi sfruttano, invece, l’energia chimica ricavata dai vegetali o da altri organismi che a loro volta si nutrono di vegetali e quindi in ultima analisi sfruttano anch’essi l’energia solare, seppur indirettamente. Si divide in energia solare termica e termodinamica e energia solare fotovoltaica.

CENTRALI EOLICHE

L’energia eolica è l’energia del vento, cioè l’energia cinetica di una massa d’aria in movimento. È una fonte di energia alternativa  a quella prodotta dalla combustione dei combustibili fossili, rinnovabile e a sostegno dell’economia, pulita, che non produce emissioni di alcun tipo di gas serra durante il funzionamento e richiede una superficie di terra vasta^[1], gli effetti sull’ambiente sono solitamente meno problematici rispetto a quelli provenienti da altre fonti di energia, ed è possibile sfruttarla grazie all’utilizzo di aerogeneratori  che producono energia elettrica, pompe eoliche per la movimentazione di acqua, tramite mulini a vento che producono energia meccanica per macinare cereali o altri materiali o vele per il movimento di veicoli aerei o acquatici.

CENTRALI MARINE

L’energia delle correnti marine è l’energia cinetica  prodotta dalle enormi masse d’acqua in movimento che costituiscono le correnti marine, dette anche correnti oceaniche. È una fonte di energia classificata tra le cosiddette “energie alternative ” e “rinnovabili”. Il nome fa riferimento alla classificazione dell’energia per modo di generazione.

CENTRALI GEOTERMICHE
L’energia geotermica è l’energia generata per mezzo di fonti energetiche di calore ed è considerata una forma di energia alternativa e rinnovabile. Si basa sullo sfruttamento del calore naturale del pianeta Terra, che possiede al suo interno, a partire dalla superficie terrestre, un gradiente geotermico dovuto all’energia termica  rilasciata dai processi di decadimento nucleare naturale degli elementi radioattivi quali uranio, torio e potassio, contenuti naturalmente all’interno della Terra (nucleo, mantello e crosta terrestre).

Si divide in energia o cogenerazione da acqua di falda.