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Quando abbiamo studiato la struttura di un atomo abbiamo visto che esso è costituito da tre tipi di particelle ancora più piccole: neutroni e protoni (che compongono il nucleo) ed elettroni, che si trovano nella parte esterna di un atomo. Protoni ed elettroni sono particelle dotate di una carica elettrica. I protoni hanno carica elettrica positiva, gli elettroni hanno carica elettrica negativa. Le cariche elettriche danno luogo a forze elettriche e a forze magnetiche che possono compiere un lavoro, spesso anche in grande quantità. La capacità di compiere un lavoro di tipo elettrico è appunto l’energia elettrica. Pensiamo ad esempio ad un motore elettrico e al lavoro enorme che esso può svolgere.
Al giorno d’oggi i fenomeni elettrici sono sfruttati in tantissime applicazioni per far funzionare motori, calcolatori, forni, sonde spaziali, ecc. Alla base del funzionamento di queste apparecchiature vi è il movimento “controllato”, e provocato artificialmente, di grandi quantità di elettroni, questo movimento è chiamato corrente elettrica. La corrente elettrica è un fenomeno strettamente legato alla grandezza fisica “energia elettrica” ed ogni passaggio di corrente elettrica richiede una determinata quantità di energia. Per muovere il motore elettrico della motrice del treno rappresentato nella prima figura, per esempio, occorre una grande quantità di energia elettrica, che i motori elettrici convertono in energia meccanica. Anche altre apparecchiature elettriche come lampadine, piastre riscaldanti, celle elettrolitiche possono compiere grandi quantità di lavoro, anche se non si tratta di lavoro meccanico.
Una lampadina è un dispositivo in grado di convertire l’energia elettrica in energia luminosa.
Nel caso illustrato nella figura precedente la fonte di energia è l’energia chimica contenuta all’interno della pila “mezza torcia”. Esistono molti dispositivi in grado di generare calore se collegati alla rete elettrica: il ferro da stiro, il phon, la piastra per lisciare i capelli, ecc. Queste apparecchiature contengono al loro interno una o più resistenze elettriche, componenti in grado di convertire l’energia elettrica in energia termica.
Le resistenze elettriche sono realizzate utilizzando materiali che non si fanno attraversare facilmente dalla corrente elettrica e che di conseguenza si scaldano. Una resistenza realizzata artigianalmente può essere costituita da una semplice mina 2H. Attenzione a non bruciarsi e a non prendere la scossa!
Una cella elettrolitica, invece, è un dispositivo in cui, grazie all’energia elettrica, è possibile far avvenire reazioni chimiche energeticamente sfavorite. In queste reazioni l’energia passa dalla forma elettrica alla forma chimica e rimane all’interno degli atomi del prodotto, immagazzinata nei nuovi legami chimici che si sono formati.
Tecnologia dell’energia: L’energia – Parte 1: Definizione; L’energia – Parte 2: Il principio di equivalenza massa-energia; Statistiche dell’energia; L’energia chimica; L’energia nucleare; L’energia elettrica; L’energia luminosa; L’energia termica; L’energia meccanica; L’energia – Parte 3: Il primo principio della termodinamica; La ruota ad acqua; La macchina a vapore; Il motore a scoppio; Il generatore elettrochimico; Il generatore elettromeccanico; Circuito elettrico; Intensità di corrente elettrica; Tensione elettrica; Resistenza elettrica; La prima legge di Ohm; Il telegrafo; Teoria