L'elettricità

L’elettricità è un fenomeno naturale che possiamo descrivere come un flusso di elettroni nella materia.

E’ definita una “forma di energia secondaria” in quanto ottenuta per trasformazione da altre “fonti primarie” quali sole, acqua e vento. L’elettricità si manifesta spontaneamente in natura attraverso i fulmini, ma non può essere utilizzata in tale modo perché questi sono estemporanei, non prevedibili, repentini e perché sviluppano una tale quantità di energia nell’unità di tempo, da non poter essere accumulata. Al tempo stesso sono una forma di energia infinita, pulita e gratuita, ma i processi di trasformazione necessari per ottenere l’elettricità, sono complessi, costosi ed in molti casi inquinanti.

 


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Ma cos’è l’elettricità?
Per comprenderne il significato, dobbiamo scendere nel profondo della materia e capire come si comportano gli elementi di cui è composta: gli atomi.
L’atomo è la più piccola parte della materia, non è visibile ad occhio nudo e il suo nome deriva dal greco e significa indivisibile. Ai tempi della dottrina greca, infatti, l’atomo era considerato la più piccola parte della materia e si supponeva fosse indivisibile, ma studi più recenti hanno fatto comprendere agli scienziati che questo non era l’elemento più piccolo e che in particolari condizioni lo si poteva anche dividere. Infatti, l’atomo, è costituito da particelle subatomiche (ossia più piccole di un atomo) chiamate protoni, neutroni ed elettroni. Protoni e neutroni costituiscono quello che viene definito il nucleo di un atomo, mentre intorno al nucleo troviamo altre particelle chiamate elettroni.
Lo studio dell’atomo ha, inoltre, cancellato un’altra credenza diffusa, ossia quella per cui gli elettroni orbitavano attorno al nucleo in orbite di tipo ellittico come un sistema di pianeti intorno al proprio sole. Gli elettroni ruotano sì, intorno al nucleo ma in aree chiamate orbitali; questi sono degli spazi tridimensionali dove è possibile trovare confinati gli elettroni. Questi si allontanano e avvicinano al nucleo ad una velocità prossima a quella della luce, per cui è impossibile definire una loro posizione certa in un determinato istante, ma possiamo solo determinare l’area (orbitale) nella quale è quasi certo questo si stia muovendo.

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Gli elettroni rimangono legati al nucleo di un atomo perché rispondono ad un principio conosciuto come legge di Coulomb. Charles Augustin de Coulomb uno scienziato francese, infatti, dedusse che tra due corpi elettricamente carichi esistesse una forza che è attrattiva nel caso in cui le loro cariche fossero opposte e repulsiva nel caso in cui queste fossero uguali.

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Questa differenza di carica spiega il perché gli elettroni rimangano legati al nucleo; infatti i protoni hanno carica positiva, mentre gli elettroni, esterni al nucleo, hanno carica negativa. I neutroni, come dice il loro nome, sono elettricamente neutri, ossia non hanno carica e si trovano nel nucleo legati ai protoni.
In condizioni normali, il numero dei protoni e quello degli elettroni è uguale per cui la carica elettrica di un atomo è neutra.
Riprendendo dall’inizio, ossia dalla definizione “un flusso di elettroni nella materia“, adesso può apparire più chiaro il significato di elettricità. In generale, gli atomi tendono a restare tali e in equilibrio, ma in alcuni casi, i legami tra gli elettroni e il nucleo sono meno forti. Questa condizione capita quando gli atomi si trovano in un materiale detto conduttore.


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I conduttori, ossia i materiali in grado di far passare l’elettricità in natura, sono i metalli e le soluzioni saline. Nei primi, gli elettroni sono liberi di passare da un atomo all’altro essendo gli unici elementi in grado di potersi spostare, nelle seconde, invece, si spostano direttamente gli atomi che avendo acquisito o perso elettroni diventano delle entità elettricamente cariche che prendono il nome di ioni (positivi o negativi).

 

 

Terzo anno scolastico

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L' autore

I contenuti sono a cura di Davide Emanuele Betto, architetto e docente di tecnologia presso la S. S. I “Dante Alighieri” di Catania. Il professor Betto è formatore ed esaminatore EIPASS, e webmaster del sito didattico di Tecnologia educazionetecnica.dantect.it. Ha collaborato alla stesura delle ultime edizioni dei libri di tecnologia.

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