L’ENERGIA ELETTRICA
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• FIGURA 2 - Una modalità innovativa per generare energia elettrica: ad Hong Kong ( nella foto ), una delle città più affamate di energia al mondo, nel 2007 ha aperto la prima palestra dotata di macchinari in grado di convertire l’energia muscolare impiegata dai clienti durante l’attività fisica in energia elettrica e illuminazione per la struttura stessa, sfruttando soprattutto il principio della dinamo. L’idea ha avuto successo anche negli USA e in altri paesi.
• FIGURA 3 - L’unità di misura della potenza prende nome dal matematico e inventore scozzese James Watt (1736-1819). Un watt equivale al lavoro di un joule svolto nel tempo di un secondo (in unità elettriche equivale a un volt per ampere).
Per raggiungere tale fne alcuni elementi essenziali sono comuni a tutti i tipi di impianto. Sono la turbina, l’alternatore e il trasformatore. • La turbina è una macchina motrice che trasforma l’energia posseduta da un fuido in energia meccanica in grado di mettere in moto un asse rotante. In sintesi, è formata da un mozzo portante una ruota a pale ( girante ) di forma variabile a seconda del fuido che l’attraversa. La girante ruota e trasmette così il suo moto. Le turbine sono principalmente di tre tipi: a vapore, a gas e idrauliche . • Collegato alla turbina c’è l’ alternatore , cioè un generatore di energia elettrica composto da una parte rotante ( rotore ) e da una parte fssa ( statore ), entrambe caratterizzate da numerosi avvolgimenti di rame. Grazie a un complesso principio fsico, l’alternatore trasforma l’energia meccanica del movimento rotatorio trasmesso dalla turbina in corrente elettrica.
• Il trasformatore , infine, è un apparecchio statico (senza parti in movimento) in cui la corrente ottenuta con l’alternatore viene trasformata in forma adatta alla distribuzione nelle reti elettriche: cioè le viene attribuita una precisa tensione ( vedi la rubrica Parole a pag. 106), mantenendone inalterata la potenza . La potenza viene misurata in watt (W), in onore di James Watt, l’inventore della macchina a vapore ( • Figura 3 ). Possiamo considerare la potenza come la forza necessaria per effettuare uno spostamento (lavoro) in un certo intervallo di tempo. Si usa anche il kilowatt (kW), corrispondente a 1000 W; un kilowattora (kWh) corrisponde invece all’energia prodotta da una macchina della potenza di 1000 W in un’ora (h). Il kilowattora viene utilizzato sia per quantifcare l’energia prodotta, sia per misurare l’energia consumata da un impianto elettrico.
Per esempio, sono buoni conduttori il ferro, l’argento, il rame ( nella foto ) e l’alluminio, mentre sono buoni isolanti la porcellana, il vetro ( nella foto ) e gran parte delle materie plastiche. I superconduttori sono invece sostanze create artificialmente che, in condizioni molto particolari, conducono la corrente elettrica in modo eccezionale (senza dispersioni).
fortemente attirati dalle cariche positive dei protoni del nucleo e perciò sono assai stabili; quelli associati ai gusci più esterni hanno invece maggiore possibilità di sfuggire dai loro orbitali. Applicando una data forza, possono infatti spostarsi da un atomo all’altro; tale movimento viene chiamato corrente elettrica . Molte sostanze solide, come i metalli , sono formate
da reticoli di atomi disposti in modo regolare e i cui nuclei restano in posizione fissa, mentre gli elettroni esterni sono liberi e si muovono piuttosto facilmente tra un atomo e l’altro: queste sostanze sono definite buoni conduttori elettrici. Diversamente, nelle sostanze isolanti gli elettroni si spostano molto difficilmente tra atomi e quindi la corrente non si propaga.
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