Elettronica pratica/Carica elettrica e legge di Coulomb: differenze tra le versioni

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{{W| |aprile 2008|firma=<span style="font-family:Comic Sans MS; font-style:italic; font-weight:bold;">[[Utente:Wim b|<span style="font-size:17px; color:#F09010">W</span><span style="font-size:15px;color:#F0D010">im&nbsp;b</span>]]&nbsp;[[Discussioni utente:Wim b|<sup><span style="font-size:10px;color:#0BB000">contattami</span></sup>]]</span> 20:32, 23 apr 2008 (CEST)}}
==Cognizioni basilari==
 
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Sia gli atomi che l'universo hanno complessivamente una carica neutra che discende dalla uguaglianza dei numeri di elettroni e di protoni. Quando un atomo ha uno o più elettroni che vengono a mancare, viene lasciato con una carica positiva, e quando un atomo ha almeno un
elettrone in più esso possiede una carica negativa. Il possedere una carica positiva o negativa rende un atomo un ione. Gli atomo giadagnano o perdono elettroni tramite la [[w.:fusione nucleare|fusione nucleare]], la [[w:fissione nucleare|fissione nucleare]] e il [[w:decadimento radioattivo|decadimento radioattivo]]. Sebbene gli atomi siano fatti di molte particelle e gli oggetti siano fatti di molti atomi, essi si comportano come particelle cariche in termini di come si attraggono e si respingono.
 
In un atomo i protoni ed i neutroni si cobinanocombinano per formare un nucleo vincolato strettamente. Questo nucleo è circondato da una nube vastadivasta di elettroni che lo accerchiano a distanza, ma sono mantenuti vicini ai protoni da una attrazione elettromagnetica (la forza elettrostatica discussa prima). La nube esiste come una serie di gusci/bande sovrapposte in cui le bande di valenza più interne sono riempite di elettronieelettroni e sono legate strettamente all'atomo. Le bande di conduzione esterne non contengono elettroni tranne quelli che sono stati accelerati alla banda di conduzione con l'acquisizione di energia. Con sufficiente energia un elettrone evaderà dall'atomo (confrontare con la velocità di fuga di un razzo spaziale). Quando un elettrone nella banda di conduzione rallenta e cade su un'altra banda di conduzione o sulla banda di valenza viene emesso un fotone. Questo è conosciuto come effetto fotoelettrico.
 
#Quando le bande di conduzione e di valenza si sovrappongono, l'atomo è un conduttore e consente la libera circolazione degli elettroni. I metalli sono dei conduttori e possono essere supposti come una massa di nuclei atomici circondati da un mare di elettroni agitato.
#Quando è presente un grande intervallo energetico fra le bande di conduzione e di valenza, l'atomo è un isolante, intrappola elettroni. Molti isolantisonoisolanti sono non metallici e sono adatti a bloccare il flusso di elettroni.
#Quando è presente un piccolo intervallo energetico frefra le bande di conduzioeconduzione e di vsalenzavalenza, l'atomo è un semicondurroresemiconduttore. I semiconduttori si comportano come conduttori e isolanti, e lavorano usando le bande di conduzione e di valenza. Gli elettroni nella banda di valenza esterna sono noti come cavità. Si comportano come cariche positive per come essi scorrono. Nei semiconduttori gli elettroni si urtano col materiale ed il loro procedere viene impedito. Ciò fa si che gli elettroni assumano una massa effettiva che è minore della loro massa normale. In alcuni semiconduttori le cavità hanno una massa effettiva maggiore degli elettroni di conduzione.
 
I dispositivi elettronici sono basati sulla idea della utilizzazione delle differenze tra conduttori, isolanti, e semiconduttori ma anche sulla
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utilizzazione di noti fenomeni fisici quali l'elettromagnetismo e la fosforesenza.
 
[[Categoria:Elettronica pratica]]
{{Avanzamento|100%|13 aprile 2008}}
 
==Conduttori==
 
In un conduttore gli elettroni di un oggetto sono liberi di muoversi da atomo ad atomo. A causa della mutua repulsione (calcolabile tramite la legge di Coulomb), gli elettroni di valenza sono strappati dal centro dell' oggetto e stesi uniformemente sulla superficie al fine di essere tanto separati l'uno dall'altro quanto possibile. Questa cavità è nota come Gabbia di Faraday ed impedisce alle radiazioni, di cariche, onde radio, impulsi elettromagnetici di entrare e di uscire dall'oggetto. Se ci sono dei fori nella Gabbia di Faraday allora la radiazione può passare.
 
Una delle cose interessanti da farsi con i conduttori è quella di dimostrare il trasferimento di cariche tra sfere metalliche. Diamo inizio col prendere due sfere metalliche identiche e scariche che sono ciascuna sospesa tramite un isolante ( come dei pezzi di cavetto). Il primo passo richiede il mettere la sfera 1 vicino alla sfera 2 ma senza toccarla. Ciò costringe tutti gli elettroni nella sfera 2 ad allontanarsi dalla sfera 1 e spostarsi sulla parte più lontana della sfera 2. In questo modo, la sfera 2 ha ora un lato negativo colmato con elettroni ed un lato positivo carente di elettroni. Ora la sfera 2 è messa a terra per contatto con un conduttore collegato con la terra e la terra assorbe tutti i suoi elettroni
lasciando la sfera 2 con una carica positiva. La carica positiva (assenza di elettroni) si diffonde uniformemente sulla superficie per la sua penuria di elettroni. Essendo sospese da cordicelle, la sfera 1 carica negativamente attrarraattratta la sfera 2 carica positivamente.
 
==Isolatori==
In un isolante gli elettroni di un corpo sono vincolati. Ciò permette l' accumularsi di cariche sulla superficie del corpo per effetto triboelettrico. L'effetto triboelettrico causa lo scambio di elettroni quando due isolanti diversi come vetro, gomma dura, ambra, o persino il fondo dei pantaloni di qualcuno, si mettonodmettono in contatto. La polarità e l'intensità delle cariche che vengono prodotte differiscono secondo la composizione del materiale e la levigatezza della sua superficie. Per esempio, del vetro strofinato con della seta darà luogo ad una carica, così come darà luogo della gomma dura con del pelame. L'effetto è notevolmente accresciuto strofinando insieme i materiali.
 
Generatore di Van de Graaff. E' una pompa di cariche che genera elettricità statica. In un generatore di Van de Graaff, una cinghia isolante trasportatrice utilizza l'effetto triboelettrico per raccogliere degli elettroni, che vongonovengono poi portati all'interno di un pozzo di Faraday in prossimità di un pettine a punte metalliche collegato al pozzo medesimo. Il risultato finale è un accumulo di cariche per induzione sulla superficie esterna del pozzo. Il contatto con un oggetto scarico o con un oggetto con carica opposta può causare la scarica della elettricità statica accumulata tramite una scintilla. Una persona che semplicemente passi sopra a tappeto può accumulare sufficiente carica a far produrre una scintilla di oltre un centimetro. La scintilla è sufficientemente potente da attrarre delle particelle di polvere, distruggere un dispositivo elettrico, accendere esalazioni gassose, e creare dei fulmini. In casi estremi una scintilla può distruggere delle fabbriche che hanno a che fare con la polvere da sparo e esplosivi. Il modo migliore per rimuovere l'elettricità statica è quello di scaricarla tramite la messa a terra. Anche l'aria umida può scaricare lentamente l'elettricità statica. Questa è una delle ragioni per cui le batterie e i condensatori perdono la carica nel tempo.
 
==Quantità di carica==
La forza elettrostatica attrattiva o repulsiva tra cariche diminuisce, mentre le cariche sono collocate più lontano l'una dall'altra, col quadraro della loro distanza. Una equazione, denominata Legge di Coulomb, determina la forza elettrostatica tra due oggetti caricati. La seguente immagine illustra una carica q in un dato punto con un'altra carica Q ad una distanza r. La presenza della carica Q fa si che su q si venga ad esercitare una forza elettrostatica.
 
[[image:Coulomb's_Law_between_2_Charges.PNG]]<br>
 
==Forze fra cariche: legge di Coulomb==
 
 
{{Avanzamento|0%|5 febbraio 2008}}
 
[[Categoria:Elettronica pratica|Carica elettrica e legge di Coulomb]]
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