Natura dell'elettricità e concetto di elettricità
L'elettricità è la forma più comune di energia. L'elettricità viene utilizzata per varie applicazioni come l'illuminazione, il trasporto, la cottura, la comunicazione, la produzione di vari beni nelle fabbriche e molto altro. Nessuno di noi sa esattamente cosa sia l'elettricità. Il concetto di elettricità e le teorie che lo sottendono, possono essere sviluppati osservandone i diversi comportamenti. Per osservare la natura dell'elettricità, è necessario studiare la struttura delle materie. Ogni sostanza nell'universo è composta da particelle estremamente piccole note come molecole. La molecola è la particella più piccola di una sostanza in cui sono presenti tutte le identità di quella sostanza. Le molecole sono composte da particelle ancora più piccole note come atomi. Un atomo è la particella più piccola di un elemento che può esistere.
Esistono due tipi di sostanze. La sostanza, le cui molecole sono composte da atomi simili, è nota come elemento. La materia le cui molecole sono costituite da atomi dissimili, è chiamata composto. Il concetto di elettricità può essere ottenuto dalle strutture atomiche delle sostanze.
Struttura dell'atomo
Un atomo è composto da un nucleo centrale. Il nucleo è formato da protoni positivi e neutroni privi di carica. Questo nucleo è circondato da numerose elettroni orbitali. Ogni elettrone ha una carica negativa di – 1,602 × 10– 19 Coulomb e ogni protone nel nucleo ha una carica positiva di +1,602 × 10 – 19 Coulomb. A causa della carica opposta, c'è una forza di attrazione tra il nucleo e gli elettroni orbitali. Gli elettroni hanno una massa relativamente trascurabile rispetto alla massa del nucleo. La massa di ogni protone e neutrone è 1840 volte la massa di un elettrone.
Poiché il valore assoluto di ogni elettrone e di ogni protone è lo stesso, il numero di elettroni è uguale al numero di protoni in un atomo elettricamente neutro. Un atomo diventa un ione positivo quando perde elettroni e, analogamente, un atomo diventa un ione negativo quando acquisisce elettroni.
Gli atomi possono avere elettroni legati in modo debole nelle loro orbite esterne. Questi elettroni richiedono una quantità molto piccola di energia per staccarsi dai loro atomi genitori. Questi elettroni sono definiti elettroni liberi che si muovono in modo casuale all'interno della sostanza e vengono trasferiti da un atomo all'altro. Qualsiasi pezzo di sostanza che, nel suo insieme, contiene un numero diseguale di elettroni e protoni, è definito elettricamente carico. Quando c'è un numero maggiore di elettroni rispetto ai protoni, la sostanza è detta negativamente caricata e quando c'è un numero maggiore di protoni rispetto agli elettroni, la sostanza è detta positivamente caricata.
La natura fondamentale dell'elettricità è che, quando un corpo negativamente caricato è collegato a un corpo positivamente caricato mediante un conduttore, gli elettroni eccedenti del corpo negativo iniziano a fluire verso il corpo positivo per compensare la mancanza di elettroni in quel corpo positivo.
Speriamo che tu abbia compreso il concetto fondamentale dell'elettricità dalla spiegazione sopra. Esistono alcuni materiali che hanno molti elettroni liberi a temperatura ambiente normale. Esempi ben noti di questo tipo di materiali sono, argento, rame, alluminio, zinco, ecc. Il movimento di questi elettroni liberi può essere facilmente diretto in una direzione specifica se viene applicata una differenza di potenziale elettrico attraverso il pezzo di questi materiali. A causa di molti elettroni liberi, questi materiali hanno una buona conduttività elettrica. Questi materiali sono definiti conduttori buoni. La deriva degli elettroni in un conduttore in una direzione è nota come corrente. In realtà, gli elettroni fluiscono dal potenziale inferiore (-Ve) al potenziale superiore (+Ve), ma la direzione convenzionale generale della corrente è considerata come dal punto di potenziale massimo al punto di potenziale minore, quindi la direzione convenzionale della corrente è opposta alla direzione del flusso degli elettroni. Nei materiali non metallici, come vetro, mica, ardesia, porcellana, l'orbita esterna è completa e non c'è quasi possibilità di perdere elettroni dalla sua orbita esterna. Quindi, in questo tipo di materiale, ci sono pochissimi elettroni liberi.
Pertanto, questi materiali non possono condurre elettricità, in altre parole, la conduttività elettrica di questi materiali è molto scarsa. Tali materiali sono noti come non conduttori o isolanti elettrici. La natura dell'elettricità è di fluire attraverso un conduttore quando viene applicata una differenza di potenziale elettrico, ma non di fluire attraverso isolanti, anche se viene applicata una differenza di potenziale elettrico elevata.
Fonte: Electrical4u
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