Generazione di Elettricità: Metodi e Principi Fondamentali

Da sfregamento

Strofinando una bacchetta di vetro contro un panno di lana, le propaggini del vetro lasciano il materiale per passare al panno di lana, che diventa carico negativamente. Questo fenomeno è legato all'elettricità statica.

Procedura piezoelettrica

I materiali piezoelettrici, come il quarzo, quando sottoposti a pressione tra due lati opposti, mostrano cariche elettriche su queste superfici. Questo effetto è utilizzato nei sensori di detonazione ed è reversibile.

Per azione chimica

Quando un metallo è immerso in un liquido composto da acqua e acido (elettrolita), si manifesta una differenza di potenziale. Le pile e gli accumulatori sono dispositivi che convertono l'energia chimica in energia elettrica.

Magnetica per azione (Induzione)

Questo sistema è alla base della maggior parte della produzione di elettricità. Quando si sposta un conduttore all'interno di un campo magnetico perpendicolare alle linee di flusso, nel conduttore si induce una corrente elettrica (AC).

Procedura fotoelettrica

È stato dimostrato sperimentalmente che quando un raggio di luce incide su un corpo metallico, si verifica un'emissione di elettroni dall'ultimo strato di atomi del metallo. Questo effetto è chiamato effetto fotoelettrico ed è sfruttato nelle fotocellule al selenio.

Dal calore (Effetto Termoelettrico)

Quando si uniscono due lastre di metallo di diversa natura, tra cui appare una differenza di potenziale a causa della diversa energia degli elettroni dei metalli, che tendono a diffondersi verso il secondo. Se il giunto viene riscaldato, aumenta l'emissione di elettroni (proprietà termiche), incrementando l'energia. La tensione generata è chiamata tensione di Volta.

Campo Elettrico e Condensatori

Campo Elettrico

Un campo elettrico è lo spazio in cui si percepisce l'effetto di una carica elettrica.

Condensatori

Consideriamo due piastre metalliche separate da una breve distanza e collegate a un generatore. Chiudendo il circuito tramite un interruttore, il polo positivo del generatore attrae gli elettroni mancanti dalla piastra negativa ad esso collegata. Questa azione provoca un movimento di elettroni, che sembrano spostarsi da una piastra all'altra, stabilendo una differenza di potenziale tra le due piastre.

Questo movimento di elettroni dura solo un istante, il tempo necessario per polarizzare entrambe le piastre. Questo dispositivo è chiamato condensatore, ed è in grado di accumulare elettricità.

Se tra le piastre è posto un materiale dielettrico, gli atomi di questo materiale sono influenzati dal campo elettrico creato dal generatore.

Si dice che il condensatore è carico quando la differenza di potenziale tra le sue armature è uguale alla tensione applicata.

Una volta caricato il condensatore, se si disconnette il generatore e si uniscono le piastre con un filo, avviene la scarica. La durata delle correnti di carica e scarica dipende dalla quantità di energia elettrica che il condensatore può immagazzinare e dalla differenza di potenziale applicata tra le sue piastre. L'unità di misura è il farad (carica/tensione) e si utilizzano i sottomultipli μF e pF. Se si applica una tensione troppo alta, gli elettroni possono "saltare" da una piastra all'altra, perforando il dielettrico (tensione di rottura dielettrica).

La capacità di un condensatore dipende dalla superficie delle piastre, dallo spessore e dal tipo di materiale dielettrico.