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IN FONDO A QUESTO LIBRO
considerazioni generali sulla nuova materia e sulla prosecuzione del corso
LE LEZIONI
Sono
brevi,
spesso di 4 pagg.
Esposizione semplice
Rubrica
appunti di teoria
delle discipline concorrenti
per il ripasso dei prerequisiti
di elettrotecnica,
elettronica, ecc.
Esempi
svolti, rimando agli
esercizi
da svolgere
STEP BY WEB
Tutorial interattivi
disponibili per ogni Modulo:
rielaborazione come
e-test
degli esercizi a risposta chiusa
“Mi preparo per la verifica”;
schemi e impianti da
completare
col trascinamento
di oggetti; esempi di
relazioni
tecniche
; esercizi in inglese
verso il CLIL
Ogni step by
web è disponibile
sia in
modalità
autovalutazione
che in
modalità assistita
1 4
1 5
M
DUL
1
La natura dell’energia elettrica
Per una definizione quantitativa dell’energia
associata ad una corrente elettrica, ricordiamo
che si definisce
differenza di potenziale
(o
tensione
) tra due punti
il lavoro associato
allo spostamento di una carica elettrica di va-
lore unitario tra i due punti considerati
.
Il potenziale elettrico viene indicato con la let-
tera
U
, per cui il simbolo
∆
U
indica la diffe-
renza di potenziale. La sua unità di misura è
il
volt
[V].
L’energia associata allo spostamento di una
quantità di carica
Q
sarà, pertanto, data
dall’espressione
W Q U
= ⋅
∆
J
[2]
Sappiamo dalla Fisica che si definisce
poten-
za
l’energia prodotta o consumata nell’unità
di tempo
. Quindi la potenza elettrica (misura-
ta in
watt
) è la grandezza
P
Q U
t
= ⋅
∆
∆
W
[3]
essendo
∆
t
l’intervallo di tempo impiegato per
lo spostamento della carica
Q
.
Immaginiamo di realizzare un circuito elettrico
chiuso, così come definito nella Lezione 1, e di
“contare” le cariche elettriche che fuoriesco-
no da un polo del generatore nell’intervallo di
tempo
∆
t
.
Possiamo notare che la stessa quantità di carica
attraversa una qualsiasi sezione del filo condut-
tore di collegamento tra i poli e rientra nel ge-
neratore in corrispondenza del polo opposto.
Si definisce
intensità di corrente elettrica
(simbolo
I
, unità di misura:
ampère
[A] = [C]
[s]
-1
)
la quantità di carica elettrica che fluisce
nel circuito dato, nell’unità di tempo
.
I
=
∆
∆
Q
t
A
[4]
Sostituendo nelle formule 2 e 3 alla quantità
di carica elettrica il prodotto intensità di cor-
rente per l’intervallo di tempo, si ottengono le
formule 5 e 6.
W U t
= ⋅ ⋅
∆ ∆
I
J
[5]
P U
= ⋅
W
∆
I
[6]
Per quanto riguarda l’energia elettrica, un’uni-
tà di misura molto usata, anche nella fattu-
razione delle aziende fornitrici, è il
wattora
[Wh] e il suo multiplo
kilowattora
[kWh]. In
questo caso il tempo dovrà essere calcolato in
ore invece che in secondi e vale l’equivalenza
1 Wh = 3600 J.
A P P U N T I D I T E O R I A
E
lenchiamo qui di seguito le caratteristiche elettriche principali che, in generale,
definiscono il funzionamento di una pila.
•
La capacità della batteria
, intesa come la massima quantità di carica elettrica
che può essere utilizzata durante la scarica, a partire dallo stato di carica com-
pleta. Questa grandezza non viene misurata in coulomb, come normalmente
avviene per le cariche elettriche, ma in
amperora
[Ah]: si utilizza, cioè, la rela-
zione inversa della formula 4, dalla quale si evince che la quantità di carica può
essere espressa dal prodotto dell’intensità di corrente per il tempo.
Conoscendo la capacità della batteria e supponendo che questa fornisca una
corrente costante per un determinato tempo di scarica, misurato in ore, è possi-
bile valutare l’intensità di tale corrente oppure, al contrario, calcolare il tempo
di scarica associato ad una determinata intensità.
E S E M P I O
Una pila ha una capacità di 280 mAh ed alimenta, alla tensione 1,4 V, un apparecchio elettronico
che assorbe 20 mA durante il funzionamento normale. Per quanto tempo l’apparecchio funzionerà
regolarmente?
t
=
= ⋅
⋅
=
−
−
capacità
I
280 10
20 10
14
3
3
h
E s e r c i z i
1-10, pagg. 334-335.
Generalmente il valore di capacità che viene fornito dai costruttori si riferisce
ad un tempo di scarica standard: 10 o 20 ore. Per tempi più brevi, cioè per
scariche più intense, si ottengono valori minori della corrente utilizzabile; il
contrario avviene per le scariche lente.
•
La tensione nominale
, intesa come la differenza di potenziale misurata a vuoto
ai morsetti del generatore, cioè senza che il generatore stia erogando una cor-
rente elettrica. Si può notare, infatti, che la tensione del generatore diminuisce
all’aumentare dell’intensità di corrente erogata, in misura diversa a seconda del
tipo di pila.
Nelle batterie ricaricabili, la tensione che bisogna applicare nella fase di carica,
poiché la corrente deve fluire verso il polo positivo del generatore, dovrà essere
maggiore di quella nominale.
•
La densità specifica di energia
, che è l’energia ottenibile dal generatore per
unità di peso (unità di misura Wh/kg).
N
el caso di pile secondarie sono significativi anche i seguenti parametri:
•
durata
, intesa come
numero di cicli di carica e scarica
che è possibile ottenere
da quel generatore;
•
tempo
necessario per la
carica
.
4
pile
,
batterie
,
accumulatori
(dati tecnici)
energia elettrica
:
di
La produzione
DISCIPLINE
CONCORRENTI
voltage
tensione
1 9 0
LEZI NE
M
DUL
4
L’impianto elettrico negli edifici ad uso civile: tecnologie a relè
Lavoriamo con le
COMPETENZE
E S E R C I Z I
6-9, pagg. 363-364.
Relè
commutatore
a
12 V
8
Tavola n. 9
Classe
.................
Relè commutatore 12 V
Lampadario comandato da tre
posizioni mediante relè ciclico
a 12 V (circuito SELV)
Anno scolastico
.......................................
Foglio 2/3
Scala:
........................
Data:
.........................
Eseguito da:
..............................................
SCHEMA DI MONTAGGIO
Fi
F
Fi
Fi Fi
F
N
F
Fi
PE
N
N
FiA
FiBC
PE
N
F N PE
P
1
P
1
P
2
R
ISTITUTO
....................................................................
L
A
L
B
L
C
L 1
Fi
F
Fi
F
1 3
24 A
1
A
2
relè
L 1
L 1
3
4
1
2
F
Fi
PE
N
N
F
F
Fi
PE
N
N
F
F
PE
N
F
N
Tavola n. 9
Classe
.................
Relè commutatore 12 V
Lampadario comandato da tre
posizioni mediante relè ciclico
a 12 V (circuito SELV)
Anno scolastico
.......................................
Foglio 3/3
Scala:
........................
Data:
.........................
Eseguito da:
..............................................
ISTITUTO
....................................................................
SCHEMA TOPOGRAFICO
SCHEMA UNIFILARE
F+Fi
2Fi +N+PE
L
A
L
A
L
B
L
C
L
B
L
C
P
1
P
2
P
1
Tr
P
2
P
3
P
3
F+N+PE
F+N+PE
F+N
Fi +F+N
F+Fi
F+N
Fi +F+N
Fi +N
F+2Fi
Nota: In questo schema, a differenza dei precedenti, il neutro è rappresentato con il colore grigio.
1 9 0
LEZI NE
M
DUL
4
L’impianto elettrico negli difici ad uso civile: ecnologie a relè
Lavoriamo con le
COMPETENZE
E S E R C I Z I
6-9, pagg. 363-364.
Relè
commutatore
a
12 V
8
Tavola n. 9
Classe
.................
Relè commutatore 12 V
Lampadario comandato da tre
posizioni mediante relè ciclico
a 12 V (circuito SELV)
Anno scolastico
.......................................
Foglio 2/3
Scala:
........................
Data:
.........................
Eseguito da:
..............................................
SCHEMA DI MONTAGGIO
Fi
F
Fi
Fi Fi
F
N
F
Fi
PE
N
N
FiA
FiBC
PE
N
F N PE
P
1
P
1
P
2
R
ISTITUTO
....................................................................
L
A
L
B
L
C
L 1
Fi
F
Fi
F
1 3
24 A
1
A
2
relè
L 1
L 1
3
4
1
2
F
Fi
PE
N
N
F
F
Fi
PE
N
N
F
F
PE
N
F
N
Tavola n. 9
Classe
.................
Relè commutatore 12 V
Lampadario comandato da tre
posizioni mediante relè ciclic
a 12 V (circuito SELV)
Anno scolastico
.......................................
Foglio 3/3
Scala:
........................
Data:
.........................
Eseguito da:
..............................................
ISTITUTO
....................................................................
SCHEMA TOPOGRAFICO
SCHEMA UNIFILARE
F+Fi
2Fi +N+PE
L
A
L
A
L
B
L
C
L
B
L
C
P
1
P
2
P
1
Tr
P
2
P
3
P
3
F+N+PE
F+N+PE
F+N
Fi +F+N
F+Fi
F+N
Fi +F+N
Fi +N
F+2Fi
web step
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VERSO
IL
CLIL
web step
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Nota: In questo schema, a differenza dei precedenti, il neutro è rappresentato con il colore grigio.
I X
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Per una definizione quantitativa dell’energia
associata ad una corrente elettrica, ricordiamo
che si definisce
differenza di potenzial
(o
tensione
) tra due punti
il lavoro associato
allo spostamento di una carica elettrica di va-
lore unitario tra i due punti considerati
.
Il potenziale elettrico viene indicato con la let-
tera
U
, per cui il simbolo
∆
U
indica la diffe-
renza di potenziale. La sua unità di misura è
il
volt
[V].
L’energia associata allo spostamento di una
quantità di carica
Q
sarà, pertanto, data
dall’espressione
W Q U
= ⋅
∆
J
[2]
Sappiamo dalla Fisica che si definisce
poten-
za
l’energia prodotta o consumata nell’unità
di tempo
. Quindi la potenza elettrica (misura-
ta in
watt
) è la grandezza
P
Q U
t
= ⋅
∆
∆
W
[3]
essendo
∆
t
l’intervallo di tempo impiegato per
lo spostamento della carica
Q
.
Immaginiamo di realizzare un circuito elettrico
chiuso, così come definito nella Lezione 1, e di
“contare” le cariche elettriche che fuoriesco-
no da un polo del generator nell’intervallo di
empo
∆
t
.
Possiamo notare che la stessa quantità di carica
attraversa una qualsiasi sezione del filo condut-
tore di collegamento tra i poli e rientra nel ge-
neratore in corrispondenza del polo opposto.
Si definisce
intensità di corrente elettrica
(simbolo
I
, unità di misura:
ampère
[A] = [C]
[s]
-1
)
la quantità di carica elettrica che fluisce
nel circuito dato, nell’unità di tempo
.
I
=
∆
∆
Q
t
A
[4]
Sostituendo nelle formule 2 e 3 alla quantità
di carica elettrica il prodotto intensità di cor-
rente per l’intervallo di tempo, si ottengono le
formule 5 e 6.
W U t
= ⋅ ⋅
∆ ∆
I
J
[5]
P U
= ⋅
W
∆
I
[6]
Per quanto riguarda l’energia elettrica, un’uni-
tà di misura molto usata, anche nella fattu-
razione delle aziende fornitrici, è il
wattora
[Wh] e il suo multiplo
kilowattora
[kWh]. In
questo caso il tempo dovrà essere calcolato in
ore invece che in secondi e vale l’equivalenza
1 Wh = 3600 J.
A P P U N T I D I T E O R I A
E
lenchiamo qui di seguito le caratteristiche el
definiscono il funzionamento di una pila.
•
La capacità della batteria
, intesa come la
che può essere utilizzata durante la scarica,
pleta. Questa grandezza non viene misura
avviene per le cariche elettriche, ma in
am
zione inversa della formula 4, dalla quale si
essere espressa dal prodotto dell’intensità d
Conoscendo la capacità della batteria e su
corrente costante per un determinato tempo
bile valutare l’intensità di tale corrente opp
di scarica ssociato ad una determinata inte
E S E
Una pila ha una capacità di 280 mAh ed alim
che assorbe 20 mA durante il funzionamento n
regolarmente?
t
=
= ⋅
⋅
=
−
−
capacità
I
280 10
20 10
14
3
3
h
E s e r c i z i
1-10, pagg. 334-335.
Generalmente il valore di capacità che vie
ad un tempo di scarica standard: 10 o 20
scariche più intense, si ottengono valori
contrario avviene per le scariche lente.
•
La tensione nominale
, intesa come la differ
ai morsetti del generatore, cioè senza che i
rente elettrica. Si può notare, infatti, che la
all’aumentare dell’intensità di corrente erog
tipo di pila.
Nelle batterie ricaricabili, la tensione che bi
poiché la corrente deve fluire verso il polo p
maggiore di quella nominale.
•
La densità specifica di energia
, che è l’en
unità di peso (unità di misura Wh/kg).
N
el caso di pile secondarie sono significativi
•
durata
, intesa come
numero di cicli di cari
da quel generatore;
•
tempo
necessario per la
carica
.
4
pile
,
batterie
,
accumulatori
(dati tecnici)
energia elettrica
:
di
La produzione
DISCIPLINE
CONCORRENTI