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Questa presentazione è stata realizzata da: - Minelli Cristian -D'Imperio Rosa -Pavia Rosa -Burmenko Andrii Grazie a tutti per aver ascoltato

UN FIUME DI CARICHE

Il movimento delle cariche è simile al fluire dell’acqua in una conduttura. Se una conduttura collega 2 serbatoi d’acqua a diverso livello, la gravità porta l’acqua verso il basso finché essa non finirà, per far muovere l’acqua o la ruota di un mulino in modo continuo, però, bisognerebbe azionare una pompa che riporti l’acqua sopra. Il flusso ordinato di cariche all’interno di un conduttore si definisce corrente elettrica, che si misura nel SI in ampere (A). La corrente elettrica (i) è tanto più elevata maggiore è la carica elettrica (Q) che passa in un determinato intervallo di tempo. La differenza di potenziale, detta anche tensione, è ciò che spinge le cariche nel circuito; non si tratta di una forza, ma il suo valore è strettamente legato all’energia che il generatore fornisce alle cariche per metterle in movimento. L’unità di misura della differenza di potenziale è il Volt (V).

CONDUTTORI E ISOLANTI

.Per trasferire gli elettroni da una lamina all’altra dobbiamo collegare le lamine con un filo metallico, infatti i metalli sono materiali conduttori, cioè formati da atomi che hanno la caratteristica di lasciare i loro elettroni più esterni liberi di muoversi. I Conduttori sono tutti i materiali che permettono il passaggio ordinato di cariche elettriche al loro interno, i materiali isolanti invece non lo consentono. Anche i materiali liquidi possono essere buoni conduttori (come le soluzioni saline) o isolanti (come l’olio). Altri conduttori: grafite e rame Altri isolanti: gomma, plastica, ceramica e vetro.

LE BATTERIE

In Formula 1, parlare di “motore” rischia di diventare una banalizzazione della realtà. Nell’ultimo decennio, lo sviluppo tecnologico ha fatto enormi passi avanti e, dall’ormai lontano 2014, è invece più corretto parlare di “power unit”. La rivoluzione tecnica del 2014, che ha di fatto dato il via all’era del dominio Mercedes interrotto solo da Verstappen nel 2021, come detto ha complicato notevolmente la struttura di quello che una volta chiamavamo semplicemente motore. Le power unit di oggi sono un complesso insieme di componenti la cui dimensione, negli anni, si è sempre più ridotta per favorire il lavoro degli aerodinamici. l’ERS (acronimo di Energy Recovery System, sistema di recupero dell’energia) è la parte che ha catapultato nel futuro i propulsori di Formula 1 e tutta l’industria del settore. Introdotta nel 2014, l’anima irbida è a sua volta formata da quattro componenti: i due diversi motori elettrici MGU-K e MGU-H, il pacco batterie denominato ES (Energy Store) e la CE, che regola il funzionamento dell’intero sistema. Com’è facile immaginare, sono proprio i due generatori di energia il cuore pulsante dell’ibrido perché in grado, da soli, di sprigionare 160 cavalli extra per circa mezzo minuto ogni giro. La MGU-K, acronimo di Motor Generator Unit Kinetic, è una sorta di super dinamo, un motore che ricarica le batterie in fase di frenata trasferendo poi alle ruote posteriori la potenza in fase di accelerazione. Diverso è il funzionamento della MGU-H, il Motor Generator Unit Heat, che non cattura energia dal movimento delle ruote, ma dal calore degli scarichi e dalla rotazione della turbina, producendo una potenza extra che viene sprigionata in fase di accelerazione per aiutare il turbocompressore ad abbattere il fenomeno del turbo-lag, e cioè il caratteristico ritardo di risposta dei motori con questa particolare architettura. Insomma, se non una tecnologia da navicella spaziale, poco ci manca.

I CARICABATTERIE

Vi sarà capitato di usare il caricabatterie di un amico o di averne utilizzato uno vecchio perché non riuscivate più a trovare il vostro. E c’è anche chi usa un caricabatterie diverso per ogni stanza in cui si trova. I caricabatterie non sono tutti uguali ed alcuni caricano molto più velocemente di altri: ma perché? Perché ce ne sono di più veloci e di più lenti? Questo dipende dalla tecnologia implementata nel caricabatterie, dall’intensità di carica e dalla qualità del cavo (nel caso in cui sia un cavo USB removibile diverso da quello incluso). La velocità di carica si determina da questi 2 diversi fattori: Tensione: si aggira attorno ai 5V ma si dovrebbe sempre utilizzare un caricabatterie con la stessa tensione di quello originale. Senza la dovuta attenzione sul lungo periodo si potrebbe danneggiare la batteria. Intensità: maggiore è questo valore, più veloce sarà la ricarica. Se il caricabatterie ha un valore di intensità inferiore a quello originale ci vorrà più tempo per caricare lo smartphone e viceversa. È importante considerare che gli smartphone hanno un limite di A in entrata quindi, in alcuni casi, potreste non notare alcun miglioramento anche utilizzando caricabatterie più veloci.

LE PILE

Nella scarica elettrica gli elettroni percorrono una traiettoria nell’aria e vanno a scaricarsi a terra o su un altro oggetto a essa collegato. La pila è il primo dispositivo che ha permesso di sfruttare l’energia associata al trasferimento delle cariche elettriche in modo continuo nel tempo. Le pile e le batterie inventate da Volta vengono ancora oggi utilizzate, ma sono molto più piccole e funzionano di più. Alcune pile, come quelle che usiamo per il telecomando, sono monouso, altre, come quelle dei telefoni, sono ricaricabili e possono essere usate anche per più di 5 anni, e funzionano ancora secondo lo stesso meccanismo che usava Volta. Le pile sono quindi costruite accoppiando metalli diversi, immersi o separati da una soluzione acida o salina.

ELETTRIZZARE I MATERIALI

In natura esistono due tipi di cariche elettriche opposte : la carica elettrica positiva ; e la carica elettrica negativa, Per studiare il comportamento di oggetti elettrizzati, possiamo usare uno strumento detto pentolo elettrostatico. Cariche elettriche dello stesso segno si respingono, mentre cariche elettriche di segno opposto si attraggono.

L'ORIGINE DELLE CARICHE ELETTRICHE

Un atomo è costituito dagli elettroni e dal nucleo. Gli elettroni sono le particelle subatomiche che si trovano nella parte più esterna dell’atomo, mentre la carica positiva si trova nel nucleo, dove si trovano i protoni. Nel nucleo si trovano anche i neutroni, che non possiedono nessun tipo di carica elettrica, infatti sono elettricamente neutri. L’origine dei fenomeni di elettrizzazione è dovuta a un’alterazione dell’equilibrio tra il numero di cariche positive e negative. Un corpo ha una carica positiva quando gli sono stati sottratti degli elettroni, mentre possiede una carica negativa dopo aver acquistato elettroni. La carica elettrica di un corpo è tanto maggiore quanto maggiore è il numero di elettroni trasferiti: maggiore è il numero di elettroni perduti, maggiore è la carica elettrica positiva del corpo; maggiore è il numero di elettroni acquistati, maggiore è la carica elettrica del corpo. Nel SI, la carica elettrica si misura in coulumb ©, ed è una grandezza derivata

LE CARICHE ELETTRICHE IN UNA PILA

Il fenomeno fisico con cui il corpo si carica elettricamente è noto fin dall’antichità , infatti già i greci conoscevano l’ambra gialla, una resina che si elettrizzava sfregandola con la mano e che attirava a sé piccoli oggetti, chiamato dai Greci “èlektron”. Nel ‘600 iniziarono gli studi sull'elettrizzazione e si costruirono le prime cariche elettriche. Alla fine del ‘700, Luigi Galvani concluse che oltre all’elettricità delle macchine elettriche, dovesse esistere un altro tipo di elettricità di origine animale, che era una proprietà innata del corpo stesso. Alessandro Volta non sosteneva la teoria di Galvani, e nel tentativo di smentire Galvani costruì la “PILA DI VOLTA”. La pila di Volta era formata da coppie di dischetti di metalli diversi, messi “in pila” uno sull’altro e separati da dischi imbevuti di acqua salata. L’apparecchio era capace di far muovere delle cariche elettriche in modo costante per lungo tempo. Non era quindi la rana a generare l’elettricità, ma il metallo delle pinzette di Galvani.

RELAZIONI TRA FENOMENI ELETTRICI E MAGNETICI

Infine anche campi magnetici possono generare correnti elettriche. Ciò che genera il passaggio di corrente nel circuito non è la presenza del magnete, ma il suo movimento rispetto al solenoide. Quindi è fondamentale che il campo sia variabile. L’induzione elettromagnetica è un campo magnetico variabile all’interno di una racchiusa da un circuito elettrica genera il passaggio di corrente elettrica. fenomeni elettrici e magnetici presentano evidenti analogie tra loro:-le forze che li caratterizzano possono essere di attrazione o di repulsione - esistono 2 modalità, cioè cariche positive e negative e poli nord e sud - in entrambi i fenomeni gli effetti si verificano a distanza. L’elettromagnetismo è la parte fisica che studia come sono collegati tra loro i fenomeni elettrici e quelli magnetici. La corrente elettrica che scorre in un filo genera un campo magnetico nella zona circostante, quindi esiste una vera e propria interazione tra fenomeni elettrici e magnetici. L’elettrocalamita è un oggetto che funziona come una calamita, solo quando il solenoide è percorso da corrente elettrica.

LEGGE DI OMH, EFFETTO JOULE E CIRCUITI ELETTRICI IN SERIE E IN PARALLELO

Con il termine resistenza intendiamo un’azione di opposizione a qualcosa che accade. Una resistenza elettrica è qualcosa che si oppone al movimento degli elettroni. La corrente che fluisce in un circuito è direttamente proporzionale alla differenza di potenziale è inversamente proporzionale alla resistenza. La legge di Ohm infatti dice V= R X i. L’unità di misura della resistenza nel SI si chiama omh (Ω). 1 omh corrisponde a 1 volt diviso un ampere. Infine l’effetto della trasformazione di energia elettrica in calore è chiamato effetto Joule (J). A parità di differenza di potenziale, aggiungere resistenze nei circuiti in serie produce un aumento della resistenza, una diminuzione di corrente e conseguentemente una diminuzione della potenza erogata dal generatore. Invece, per collegare 2 resistente per creare un circuito in parallelo diminuisce la resistenza complessiva e aumenta proporzionalmente la corrente, la potenza e il calore prodotto.

MAGNETI E FORZE MAGNETICHE

Esistono 2 tipi di carica magnetica. Ogni calamita si dice dipolo magnetico perché ha una doppia differente polarità ai suoi estremi: le due diverse polarità vengono dette polo nord e polo sud. Le due polarità di un magnete non possono essere separate. Alcuni materiali detti ferromagnetici dopo essere stati a contatto con dei magneti, si magnetizzano a loro volta. Ogni calamita ha differenti polarità ai suoi estremi. Poli opposti si attraggono e poli uguali si respingono. La Terra si comporta come una gigantesca calamita che fa orientare l’ago magnetico della bussola lungo la linea di un meridiano terrestre. Il campo magnetico terrestre varia nel tempo e il suo asse è inclinato di circa 11° rispetto all’asse geografico della terra

ENERGIA E RESISTENZA

In un circuito, le cariche che vengono spinte da una differenza di potenziale possiedono un’energia potenziale di tipo elettrico. L’energia potenziale elettrica sviluppata da un generatore, è data dal prodotto tra la differenza di potenziale e la carica elettrica messa in movimento. E=VXQ Nel SI l’unità di misura dell’energia potenziale elettrica è il joule (J). Qualunque tipo di energia sviluppata in un secondo si definisce potenza e la sua unità di misura nel SI si chiama watt (W). La potenza elettrica è il prodotto tra la differenza di potenziale della pila e la corrente elettrica. Quindi la relazione che lega le unità di misura è: 1W=1V X 1A, ovvero 1 watt corrisponde a 1 volt per un ampere