Vorresti sapere tutto sull’elettricità? Ecco allora una piccola lezione sui suoi principi fondamentali, il tutto spiegato in maniera molto semplice.
L’elettricità è un fenomeno fisico che coinvolge le cariche elettriche, sia ferme che in movimento. Viene definita tecnicamente energia secondaria poiché deriva da altre forme di energia. Ma perché l’energia elettrica è così importante? Si può vivere senza energia elettrica? Quali vantaggi offre?
In primo luogo, è facilmente trasportabile e distribuibile in larga scala. Inoltre, può essere facilmente convertita in altre forme di energia, come l’energia meccanica. Al contrario, l’energia elettrica non produce polveri o emissioni nel luogo di consumo ed è comoda da utilizzare, premendo semplicemente un interruttore.
Tuttavia, questa forma di energia presenta anche degli svantaggi. È difficile da immagazzinare e, durante la trasformazione dalle fonti primarie, solo una parte dell’energia diventa energia elettrica.
La produzione di elettricità da fonti come il carbone e il petrolio è altamente inquinante, e l’uso del nucleare per la produzione di elettricità pone problemi ambientali legati alla gestione delle scorie radioattive, nonché problemi di sicurezza globale. Ma cos’è l’elettricità nel dettaglio? Per comprenderlo dobbiamo analizzare nel dettaglio la sua struttura ed alcuni principi fondamentali che la caratterizzano.
I principi fondamentali dell’elettricità
Per comprendere meglio l’elettricità, è importante partire dalla struttura della materia. Sappiamo che tutte le cose sono costituite da atomi, che sono composti da un nucleo centrale con carica positiva e da elettroni che ruotano attorno al nucleo con carica negativa. Gli atomi sono caratterizzati da una carica totale neutra, poiché la somma delle cariche positive e negative si annulla.
Uno dei principi fondamentali dell’elettricità afferma che due corpi con cariche opposte si attraggono, mentre due corpi con cariche dello stesso segno si respingono. Questo principio è alla base delle forze elettromagnetiche che regolano l’interazione tra le cariche elettriche.
Alcuni materiali, chiamati conduttori, sono in grado di condurre facilmente gli elettroni. Tra i conduttori più comuni si trovano i metalli come l’argento, il rame e l’alluminio. Altri materiali, invece, sono isolanti e non permettono facilmente il passaggio degli elettroni, come il vetro, le materie plastiche e il legno.
Quando due corpi conduttori separati accumulano una quantità di elettroni, creando una differenza di potenziale elettrico o tensione tra di loro, è possibile trasportare ulteriori elettroni da un corpo all’altro. Tuttavia, ciò richiede un’energia aggiuntiva per superare la resistenza del materiale e vincere la forza contraria. La misura di questa tensione si esprime in volt.
Collegando i due corpi con un filo conduttore, gli elettroni in eccesso iniziano a fluire lungo il filo per ristabilire l’equilibrio delle cariche. Questo flusso di elettroni, chiamato corrente elettrica, si misura in ampere. È simile al flusso d’acqua che si stabilisce tra due serbatoi comunicanti con livelli diversi.
La resistenza del filo conduttore oppone una certa difficoltà al passaggio della corrente. La resistenza, misurata in ohm, dipende da fattori come il materiale del filo. Ad esempio, i metalli come l’argento e il rame presentano una bassa resistenza, mentre i materiali isolanti hanno una resistenza molto elevata.
Quando gli elettroni fluiscono in un circuito elettrico, sotto l’azione di un generatore, questi liberano energia. Questa energia può assumere diverse forme, a seconda di ciò a cui il circuito è collegato. Ad esempio, in un motore elettrico, l’energia si trasforma prevalentemente in energia meccanica, mentre in una resistenza di un forno si converte in energia termica.