tensione

1. carica elettrica

2. Pila di Volta 

3. conduttori 

4. energia potenziale e potenziale elettrico

5. conduttori ideali equipotenziali

6. tensione

7. cortocircuito tra due punti

8. voltmetro

9. circuito elettrico chiuso

10. potenziale di riferimento, massa e messa a terra

11. Prova di continuità

1. La carica elettrica è una proprietà della materia.  Si misura in C (coulomb) o in Ah (ampere ora). Tra le cariche agisce la forza di Coulomb.  Gli atomi, e quindi i corpi,  sono neutri perchè possiedono ugual numero di cariche positive e negative.  Quindi normalmente le forze elettriche non si manifestano (una carica isolata in presenza di un corpo neutro risente di due forze uguali ed opposte)

2. Pila di Volta. Per ottenere effetti elettrici  bisogna separare le cariche; ad es. spostare gli elettroni da una parte di un corpo (che diventa positiva) ad un'altra (negativa). Esistono diversi metodi. Alessandro Volta scopri la pila che sostanzialmente al suo interno  separa le  cariche  disponendole su due poli (in quantità uguali ed opposte) grazie all'energia chimica. L'intera batteria rimane neutra. Il dispositivo mantiene nel tempo questa separazione. Dall'esterno, attraverso conduttori,  le cariche separate si possono riunire (ottenendo corrente elettrica),  ma la pila ripristina all'interno l'iniziale separazione fino a quando non si scarica. Si parla di generatore di tensione costante (nel tempo).  

3. I conduttori metallici sono formati da atomi che legandosi tra loro liberano uno o più elettroni. Le forze elettriche esterne aggiungono a questi elettroni liberi un moto prevalente in una direzione dando origine ad una corrente elettrica. Nei materiali isolanti invece tutti gli elettroni sono legati al nucleo e non sono disponibili per la conduzione.

4. Energia potenziale e potenziale elettrico.  Una carica elettrica è sorgente di effetti energetici su altre cariche poste nello spazio circostante, grazie alla forza di Coulomb.  Una seconda carica test, meglio se trascurabile, posta in un punto,  avrà una certa energia potenziale perchè, se non vincolata, si sposterà. Questa energia  dipende dalla posizione (distanza tra le due cariche), dalla carica sorgente e dal valore della carica test stessa.  Il potenziale elettrico nel punto considerato è il rapporto tra l'energia potenziale che ha la carica test posta in quel punto e la carica test stessa. Quindi si misura in J/C o  V (volt). Rappresenta gli effetti energetici della sorgente (in un punto dello spazio) indipendentemente dalla carica test. 

5. Conduttori ideali equipotenziali. In elettrostatica (studia i fenomeni elettrici dovuti alle cariche elettriche in equilibrio) un conduttore è equipotenziale perchè le cariche libere di muoversi  hanno la possibilità di disporsi uniformemente, il più possibile lontane tra  loro. Se non fosse equipotenziale le cariche si sposterebbero fino all'equilibrio. Un insieme di conduttori direttamente collegati tra loro,  è caratterizzato dallo stesso potenziale e si indica con un'unica lettera o numero. (ha senso inserire una sola lettera dal punto di vista del potenziale)

6. La tensione tra due punti è la differenza tra i potenziali elettrici dei due punti e si misura in Volt. 

   • Significato. E' la causa che pone in movimento le cariche elettriche libere, già presenti in un circuito chiuso, fornendo l'energia necessaria. Le cariche negative del circuito chiuso (elettroni liberi sganciati dal nucleo) si sposteranno verso il punto a potenziale maggiore impegnando, nel loro movimento, tutto il ramo di appartenenza.

   • Come si indica sul circuito. Per indicare la tensione si usa la lettera V oppure U. Deve essere chiaramente associata a due punti di uno schema elettrico. 

Se i due punti sono indicati sul circuito con lettere o numeri si possono associare alla lettera V  due pedici che indicano, nell'ordine, il minuendo e il sottraendo. Ad es. V34 (potenziale del punto 3 meno il potenziale del punto 4), VCD  (potenziale del punto C meno il potenziale del punto D).

6. • Tensioni opposte. Scambiando i due punti, invertendo la freccia,  la tensione cambia solo di segno: P1 - P2 = - (P2 - P1);   V12 = - V21 

   • Terminologia. Per la tensione comunemente si  usano i termini: ...applicata ai punti, generata da..., tra i due punti..., ai capi del componente..., ecc; questa terminologia è ovviamente completamente diversa da quella usata per la corrente. 

   • Nel simbolo elettrico della pila il tratto più lungo rappresenta il  potenziale minuendo.

7. Due punti sono in cortocircuito (cc) quando sono direttamente collegati con un conduttore. La tensione tra due punti in cc è nulla, qualunque sia la corrente che circola tra loro.  Questo collegamento può essere desiderato, per realizzare i circuiti, o non desiderato in caso di guasto.   Es. di cortocircuito utile (2:40)

   • Guasto in cc. Se un carico (componente che limita la corrente erogata da un generatore di tensione) si guasta e si trasforma in cc oppure se un conduttore cortocircuita un carico,  la corrente non è più limitata e la condizione di funzionamento diventa pericolosa per tutti i componenti del circuito, compresi i conduttori, che potrebbero non sopportare le condizioni elettriche anomale. Questa condizione deve essere quindi rilevata immediatamente ed interrotta ( interruttore differenziale + presa terra, fusibili, interruttori magnetotermici ).

8.  Voltmetro. Elettricamente si comporta come circuito aperto (presenta una resistenza elevatissima),  si inserisce in parallelo sui  due punti e non è una misura invasiva sul circuito. Il terminale positivo (rosso) si collega al minuendo della tensione da misurare. Bisogna scegliere il tipo di tensione, continua o alternata, e la portata dello strumento immediatamente superiore al valore previsto.

9. Circuito elettrico. Insieme di componenti elettrici collegati attraverso conduttori. Le cariche elettriche possono circolare (grazie alle differenze di potenziale) solo in un circuito chiuso, perchè la neutralità di tutti i componenti elettrici, compresi i conduttori, si deve conservare. Vale il principio della conservazione della carica elettrica. L'applicazione di tensione ai componenti e/o  la circolazione di corrente produce i più disparati ed utili effetti fisici (termici, luminosi, energetici, informativi...); vale anche il viceversa (sensori).