Topic: Lezioni di Elettronica di Base

[marcolino]

Salve a tutti!
Si puo' certamente affermare che l'elettricita' è nata con l'uomo e sicuramente le prime manifestazioni a cui ha assistito sono stati certamente i fulmini che sin dalla notte dei tempi hanno illuminato i nostri orizzonti......quelle visioni sono state il motore per tutta una serie di studi che hanno portato alla definizione di energia elettrica cosi come la conosciamo noi..!!!!!
La domanda che tutti ci siamo posti quando abbiamo iniziato ad occuparsi di elettricita' in genere, è stata, in definitiva, da cosa scaturisce questo meccanismo che fa accendere una lampadina o trasmettere una radio.......per capire questo fenomeno bisogna rifarsi alla costituzione della materia......
Se avessimo un potentissimo microscopio ed analizzassimo tutto  quello che ci circonda vedremmo una serie di particelle che prendono il nome di atomi,le quali se analizzate nel dettalio sono costituite da un nucleo centrale formato da micro particelle chiamate protoni e da altre chiamate neutroni unite saldamente tra di loro....osservando ancora piu' dettagliatamente vedremo girare intorno,come in un piccolo sistema solare,altre micro particelle chiamate elettroni.....(fig.1)



Gli atomi non sono tutti uguali ma differiscono a seconda della materia a cui appartengono,fatto questo molto importante al fine della distinzione tra isolanti e conduttori.....
I protoni hanno una carica positiva (+) mentre i neutroni hanno carica neutra,ossia non hanno polarita'...per ultimi gli elettroni che hanno una carica negativa(-) rispetto al nucleo.
Ad esempio nel rame ci sono 29 protoni e 29 elettroni con un numero di neutroni pari a 34.
Il sistema è perfettamente in equilibrio perche' abbiamo 29 cariche positive(protoni) controbilanciate da altrettante negative(elettroni)...tradotto in soldoni vuol dire che il nostro pezzo di rame lasciato libero non genera nessuna elettricita'.......!!!!
Anche se non determinante per il prosieguo della trattazione è giusto dire che il ruolo dei neutroni è quello di tenere aggregato il nucleo che altrimenti per la presenza di sole cariche positive(protoni)
tendrebbero a respingersi!!!
Rivolgiamoci ora al caso pratico collegando una pila con i nostri due fili di rame ad una lampadina come in fig.2 ed analizziamo cosa avviene......






la batteria ''rompera' '' questo equilibrio creando un flusso di elettroni che partento dal polo negativo attraversando in successione prima un conduttore poi la lampadina si richiuderanno attraverso il polo positivo per poi ricominciare....!
Questo flusso di elettroni prende il nome di CORRENTE ELETTRICA che scorre all'interno di quello che per definizione viene chiamato ''circuito elettrico''(perchè come in un tracciato automobilistico le macchine-chiamate elettroni-percorrono all'infinito lo stesso percorso).
La facilita' con cui la pila rompe l'equilibrio delle cariche determina la distinzione tra materiale isolante e materiale conduttore.......chiaramente nel primo caso la pila non provochera' nessuna corrente elettrica(isolante,tipo vetro, plastica,vetronite,ecc ),mentre nel secondo caso la facilita' di far scorrere corrente determina la bonta del conduttore,cosi avremo,ad esempio che l'oro è migliore del rame....!!
Esisto delle materie tipo carbone,grafite..ecc che hanno un comportamento intermedio alle due categorie viste in precedenza rallentando la corrente..e da queste hanno preso spunto per creare le cosidette ''resistenze'' che come vedremo sono di fondamentale importanza per l'elettronica.
Chiudo con una curiosita'....all'inizio dello studio dell'elettricita' si riteneva che la corrente uscisse dal polo positivo per poi chiudersi in quello negativo e su questa affermazione sono state enunciate le regole che governano la materia...quando poi ci si è accorti che il fenomeno avviene al contrario,come esposto in precedenza,per non cambiare tutto quello che si era fatto prima si è assunto per convenzione che la corrente scorra dal polo positivo a quello negativo ed è quello che useremo d'ora in avanti....!!!
Nel prossimo post entreremo nel vivo trattando le grandezze con cui misuriamo le grandezze elettriche.
Attendo impressioni e suggerimenti da tutti voi!!!!!
Grazie

[marcolino]

GRANDEZZE ELETTRICHE

CORRENTE ELETTRICA

Dalla lezione precedente abbiamo imparato che il flusso di elettroni che scorre nel nostro conduttore di rame prende il nome di CORRENTE ELETTRICA.
Ricordiamo che la corrente puo' produrre LUCE se passa in una lampadina,CALORE se passa in una stufetta elettrica oppure,grazie ad un fenomeno che vedremo in seguito che si chiama magnetismo,MOVIMENTO se passa in un motore elettrico.
Per quantificare l'intensita della corrente che scorre in un conduttore si è definita un unita' di misura che prende il nome di amper,il cui simbolo è rappresentato dalla lettera A
In elettronica era pero' necessario poter misurare correnti inferiori all'amper per cui si e' ricorsi ad dei sottomultipli,creando una scala dei valori che andiamo ad elencare:
amper= unita' di misura (simbolo:A)
milliamper= un millesimo di amper (simbolo: mA)
microamper= un milionesimo di amper (simbolo: uA)
Vediamo alcuni esempi pratici che ci aiutino a capire i concetti esposti:
Se troviamo scritto che in un circuito  la corrente che scorre è di 3A
significa che stanno circolando ''tre amper''
Se invece troviamo scritto che scorrono 3mA saranno presenti
'' tre milliamper''
In fine se la corrente scritta fosse di 3uA saranno presenti ''tre microamper''.
Imparata la simbologia vediamo le equivalenze tra i vari sottomultlipli:
Cerchiamo di farlo con due regolette semplici che ci permettano di andare in entrambe le direzione(da amper verso i sottomultipli e viceversa)

amper                           microamper
*1000                          :1000
milliamper     (1)             milliamper     (2)
*1000                          :1000
microamper                   amper


Vediamo degli esempi con la regola n.(1) che permette di partire dagli amper a scendere.
Abbiamo una corrente 0.5 A e vogliamo sapere quanti mA sono...
Scriviamo il valore vicino alla scritta corrispondente e scendendo verso il basso eseguiamo la moltiplicazione per mille

amper  0,5
*1000
milliamper =500

Quindi 0,5A corrispondono a 500mA
Se abbiamo una corrente di di 1mA e vogliamo sapere a quanti uA corrisponde ripeteremo quanto detto in precedenza scrivendo vicino ai milliamper e moltiplicando per mille

milliamper  1
*1000
microamper=1000

Quindi 1mA corrisponde a 1000 uA

Nel caso si volesse eseguire il contrario si usa la regola n.(2)
Es.
Abbiamo una corrente di 500uA e voliamo sapere a quanti mA corrisponde....in questo caso dovremo dividere il valore in uA per 1000...

                                  microamper 500
                                  :1000
                                  milliamper= 0,5    
                                  :1000
                                  amper

Quindi 500uA corrispondono a 0,5mA...e cosi via di seguito
La corrente negli schemi elettrici viene indicata con la lettera I seguita a volte dal valore...
Esempio I=3mA significa che nel circuito scorre 3 milliamper.
Di correnti ve ne sono principalmente di due tipi:
Una chiamata continua ed una alternata...la differenza tra le due la vedremo piu' avanti.
Nel prossimo capitolo parleremo di tensione.

[marcolino]

TENSIONE

La corrente elettrica definisce il numero (flusso) di elettroni che scorre all'interno di un filo elettrico.
Immaginiamo che questi elettroni siano delle palline e che si comportino come tali.
Ora sappiamo che se queste si trovano su di una superfice perfettamente piana rimangono immobili,mentre se le palline si trovano sulla parte alta di un piano inclinato tendono a scendere tanto piu' velocemente quanto il dislivello tra la parte alta e quella bassa è maggiore.
In elettricita questo dislivello viene generato in modo artificiale tramite un 'piano inclinato ' che si chiama generatore di tensione.
Il generatore avra una parte 'alta' dove c'è una abbondanza di elettroni (polo positivo,simbolo +) e una partre 'bassa' dove c'è carenza di elettroni (polo negativo,simbolo -).ora come spiegato prima gli elettroni scorreranno dal polo positivo al polo negativo generando una corrente di elettroni.
Il generatore di tensione non è altri che una batteria o l'alimentatore stabilizzato che abbiamo nel nostro laboratorio.
Nella realta' la corrente scorre in senso inverso ossia dal (-) al (+) pero' se ricordate si è scelto per convenzione il verso opposto.
Appena scolleghiamo il generatore il sistema si porta perfettamente in 'piano' facendo fermare gli elettroni,ossia non ci sara' corrente elettrica che scorre nel circuito.
L'unita' di misura che definisce il dislivello tra il (+) e il (-) prende il nome di tensione o forza elettromotrice oppure differenza di potenziale e il suo simbolo è il volt (V).
Il volt(V) ha come per gli ampere dei multipli e dei sottomultipli.
Nel caso il volt sia troppo grande si usa il millivolt.
Il milliVolt (mV) che è un millesimo di volt ossia 1000 mV corrisponde ha 1 (volt)
Nel caso il volt sia troppo piccolo si usa il kilovolt(KV)
In questo caso ci vogliono 1000 V per fare 1 KV,
Da volt a millivolt si moltiplica per 1000,mentre per l'inverso si divide per 1000
Es, 25V=25000mV mentre 25000mV=25V
Da volt a kilovolt si divide per 1000 mentre per l'inverso si moltiplica.
Es, 1000 v=1KV mentre 2KV=2000V
Come per la corrente esistono due tipi di tensione una chiamata alternata e una chiamata continua.
Il prossimo argomento sara' un breve cenno sulla potenza,argomenti che insieme hai precedenti approfondiremo piu' avanti.
Grazie

[marcolino]

POTENZA
Se vogliamo sapere la quantita' di lavoro che puo svolgere un determinato circuito dobbiamo considerare sia la corrente che la tensione siano esse continue o alternata.
Prendiamo in considerazione un circuito in cui ci sia un generatore e un motore elettrico,quando colleghiamo il tutto la tensione del generatore fara' scorrere una certa corrente nel motore che produrra' un 'lavoro' sotto forma di energia motoria (rotazione).
La quantificazione di questa energia è data dal prodotto della tensione applicata per la corrente che scorre nel circuito e la sua unita' di misura è il watt(W),mentre il simbolo che la identifica è la P
Un watt di potenza si produce quando una tensione di un volt fa scorrere una corrente di un ampere in un circuito elettrico.
La formula generale che lega queste tre grandezze è la seguente:
P=V*I
Da questa possiamo ricavare sia la V(tensione) che la I(corrente):
V=P/I  per ricavare la tensione conoscendo potenza e corrente.
I=P/V  per ricavare la corrente conoscendo potenza e tensione
La potenza P viene misurata in watt ma con lo stesso sistema di conversione dei volt si possono ottenere dei sottomultipli milliwatt (mW) e dei multipli Kilowatt (KW).
Es, avendo 10A e 10V determinare la potenza:
P=V*I  quindi  10A per 10V sara' = a 100W
Es, con una potenza di 100W e una corrente di 10A calcolare la tenvione(V)
V=P/I  quindi 100W/10A= 10V
Es,con una potenza di 100W e una tensione di 10V calcolare la corrente
I=P/V quindi 100W/10V= 10A
Il prossimo argomento sara' la resistenza.
Grazie

[marcolino]

RESISTENZA E LEGGE DI OHM

Penso che in tanti ci siamo chiesti , disponendo di una batteria che fornisce una tensione di 12V e una corrente di 80A,se  ci colleghiamo un aggeggio che sulla sua etichetta porta la seguente dicitura ''tensione nominale 12V,corrente assorbita 3A''questi possa funzionare o bruciare dopo alcuni secondi tra atroci sofferenze.....!!!!!!
Si, perche' le tensioni batteria/ aggeggio sono uguali...e va bene..ma la corrente che dispone la nostra batteria è troppo eccessiva per il nostro carico.....e allora??????
E allora,quando questo dilemma tocco' a me,non capendo nulla di elettricita', non lo collegai....era un Natale di tanti anni fa, andai dal mio caro zio che mi aveva regalato l'aggeggio (un alan 68) e gli chiesi un adattatore di corrente.....!!!!!!
Egli,vista la mia giovane eta' e la mia assoluta convinzione,con gli occhi gonfi di dolcezza e misericordia,per rincuorarmi, con una mano mi diede una carezza sul viso,nel frattempo, alzo' l'altra in segno di benedizione ..........e me ne diede tante,ma tante,ma tante...fermandosi solo quando ritenne che la batteria avesse gli amper che servivano al mio alan 68!!!!!!!!!!!
Ovviamente l'ultima parte non avvenne pero' mi spiego che il cb si regolava l'assorbimento da solo,questo perche' aveva una sua ''resistenza '' al passaggio della corrente che impediva che gli 80 amper della batteria attraversassero il cb.
Mi fece un paragone che ora propongo per comprendere cosa significa 'resistenza'.
Se consideriamo che dobbiamo percorrere 100Km di strada alla velocita' di 100Km/ora,con un semplice calcolo troviamo che per percorrere questo tratto ci impieghiamo un ora.......Questo teoricamente perche' sul percorso potremmo trovare una colonna di auto che ci rallentano la marcia non permettendoci di andare alla velocita prefissata ma di doverci adeguare a quella della colonna.
Quindi la macchina è la nostra batteria che ci consentirebbe di arrivare a 100Km/ora,mentre la colonna è il nostro cb che ci impone la sua velocita',facendo cosi ''resistenza'' al nostro passaggio.
Questo ostacolo ci oppone una resistenza che ci impedisce di andare alla velocita' massima disponibile.
La resistenza in elettronica è contraddistinta dal simbolo R e contrariamente a quanto si potrebbe pensare, è un elemento molto utile per il funzionamento dei circuiti.
Ovviamente in altri frangenti è un effetto indesiderato,pero' e un fattore imprescindibile nell'economia del funzionamento dei circuiti elettronici.
La legge che regola questa disciplina è la legge di ohm che prende il nome dal suo scopritore.
L'unita' fondamentale della resistenza è l'''ohm'' che viene indicato con la lettera omega (Ω)
La relazione tra la corrente,la tensione e tra la resistenza è sicuramente uno dei concetti piu' importanti dell'elettronica,ed è enunciata dalla seguente formula:
V=R*I   ossia  la tensione che si misura hai capi della nostra resitenza(cb,lampadina,resistenza intesa come componente elettronico,che vedremo piu' avanti) è data dal valore della corrente moltiplicata per la resistenza dove questa scorre.
Es. se abbiamo una resistenza di 10Ω in cui scorre una corrente di 1A la tensione che  si misura hai suoi capi sara' di:
V=R*I,   10Ω per 1A= 10V

Risulta ovvio che non è solo possibile conoscere la tensione ma anche le altre due grandezze:
Quindi ricapitolando:
V=R*I     la tensione è data dalla moltiplicazione della resistenza per la corrente
I=V/R      la corrente è data dalla tensione diviso la resistenza
R=V/I      la resistenza è data dalla tensione diviso la corrente

Nel prossimo post parleremo ancora della legge di ohm con il modo con cui questa è legata alla potenza e parleremo dei multipli e sottomultipli della resistenza con esempi di calcolo.
Grazie

[marcolino]

Ricorderete che nel capitolo sulla POTENZA si è dimostrato che la potenza in watt equivale alla tensione moltiplicata per la corrente(P=V*I).
Vediamo come combinando questa equazione con la legge di ohm a seconda dei dati in nostro possesso possiamo conoscere la potenza:
Essendo noti corrente e resistenza avremo:

P=R*I*I    (resistenza per corrente al quadtrato)

esempio: R=10 ohm   I=2 A  avremo   P= 10*2*2= 40 W

Essendo noti tensione e resistenza avremo:

P=V*V/R   (tensione al quadrato diviso resistenza)

esempio  R=10 ohm  V=10 V   avremo P=10*10/10= 10 W

In molti casi l'unita' di misura ''ohm'' è piccola per cui si usano i multipli:

Kohm (kiloohm=1000ohm)

Mohm (megaohm=un milione di ohm)

Nel prossimo capitolo parleremo dei resistori come elementi fisici

Grazie