La storia della lampadina

Pubblicato: 1 giugno 2010 in Articoli Ventonuovo.eu

Perchè è necessario inserire una spina in una presa di corrente affinchè la lampadina si accenda?

Tutti noi osserviamo questo“fenomeno” nel nostro quotidiano vivere; tuttavia, forse, non ci siamo mai interrogati sui motivi per i quali questi sono possibili.
L’obiettivo di questo articolo è dare una spigazione ai questi problemi.

Anzitutto, alcune considerazioni che ci permetteranno di comprendere meglio il seguito.
La materia è composta da atomi, a loro volta caratterizzati dalla presenza di protoni e neutroni (che costituiscono il nucleo) e da elettroni, che orbitano attorno ai nuclei. A questi ultimi viene associata una carica negativa che è in grado, sotto determinate condizioni, di muoversi all’interno del materiale in maniera disordinata, come accade nei metalli. Se, però, in qualche modo, si riesce ad imprimere una certa direzione a questi elettroni, ecco che si è creata la corrente elettrica: un flusso di cariche che hanno una direzione complessiva non casuale.
Detto ciò, alla prima domanda si è già data la risposta. Diventa necessario collegare la spina alla presa in quanto solo così si imprime una certa forza alle cariche presenti all’interno del filo (che è un conduttore metallico) ed esse inizieranno a scorrere all’interno della lampadina (una banale resistenza elettrica che emette luce quando attraversata; diverso il ragionamente per lampade a neon). Resta da capire la natura di questa forza. Essa va ricercata nel fatto che, considerando i due terminali più estremi della spina, si crea una “differenza di potenziale” in grado di produrre un campo elettrico, che per definizione è la forza per unità di carica. I “220 Volt” che sentiamo quindi, rappresentano proprio la differenza di potenziale. Si badi bene. Una differenza è la sottrazione tra due valori, non un singolo valore. Infatti sulla spina troviamo almeno due terminali: su uno c’è un potenziale da 220 Volt, sull’altro 0 Volt. La differenza è proprio 220 Volt (In realtà non è così banale, considerato anche che la corrente che fluisce nelle nostre abitazioni è alternata..). Il motivo per il quale è una differenza quella che conta è fisico, che sarebbe complicato da esplicitare in questa sede.
Si comprende quindi come questa differenza di potenziale sia responsabile del moto più o meno ordinato degli elettroni. Accanto a questa grandezza, se ne definisce un’altra: la “corrente”. Certo, se volessimo usare la definizione corretta di “corrente” dovremme introdurre il concetto di campo magnetico. Ma, qualitativamente, possiamo pensare che la corrente sia la quantià di carica che in un dato istante attraversa una data sezione di conduttore.
Per comprendere meglio, pensiamo ad un fluido in un tubo: la velocità con cui si muove è l’equivalente della velocità con cui si muovono le cariche (velocità di deriva); la corrente è la portata, la quantità di fluido che esce attraverso la sezione del tubo in un certo tempo.
Esaurita la prima risposta, due considerazioni sono necessarie.
Se infilassimo un conduttore nella cavità della presa, scegliendo tra quelle più estreme, avremmo il 50% delle probabilità di non essere attraversati da una corrente, in quanto potremmo beccare il conduttore a 0 Volt. Trovandoci a “terra”, per definizione abbiamo siamo anche noi un potenziale a 0 Volt e dunque, non sentiremmo nessuna differenza di potenziale e quindi nessuna forza in grado di far muovere gli elettroni attraverso il nostro corpo. In realtà, potrebbe avvenire di beccare il conduttore a 220 Volt ma di non sentire la scossa: la motivazione potrebbe essere dovuta al fatto che siamo isoltai dalla terra (mediante scarpe con una buona suola in gomma). Non avendo dunque nessun potenziale, non esiste differenza e quindi non esisterebbe alcuna forza di cui sopra.
Infine, il foro centrale rappresenta una necessaria precauzione affinchè eventuali correnti non volute vengano subito “scaricate a terra”, permettendo così che queste non attraversino il nostro corpo.
La seconda motivazione, di carattere più “simpatico”: a tutti sarà capitato di sentir dire “Metti la corrente” affinchè si possano usare tutti i dispositivi elettronici presenti in ogni casa. Da quanto detto fin’ora, quest’affermazione è falsa, perchè ad essere applicata non è una corrente, ma una differenza di potenziale pari proprio a 220 Volt.
Anche se mi rendo conto che sentirsi dire “Metti una differenza di potenziale di 220 Volt” è abbastanza incomprensibile ai più.

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