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22\luglio\2001


L' elettricita' passa attraverso la materia...... la materia e' composta da MOLECOLE..... le molecole sono un raggruppamento di atomi. La molecola e' la parte piu' piccola della materia, se la molecola viene frazionata perde le propie caratteristiche. Per esempio l' acqua H2O e' composta da IDROGENO ed OSSIGENO frazionando la sua molecola si ottengono 2 atomi di idrogeno ed 1 atomo di ossigeno, perdendo cosi' tutte le caratteristiche della molecola chiamata.... ACQUA. (H2O ) = H H O

E' propio l'ATOMO che bisogna conoscere per comprendere tutti i fenomeni elettronici, elettrici ed elettrostatici. Esso e' costituito da un nucleo centrale con PROTONI e NEUTRONI* e delle particelle chiamate ELETTRONI che ruotano intorno al nucleo. Il protone ha una carica POSITIVA ed e' 1.836 volte piu' grande di un elettrone che ha una carica NEGATIVA, mentre i neutroni hanno una carica NEUTRA. Pertanto possiamo affermare che, elettricamente un atomo non sollecitato da fattori esterni, presenta una condizione elettricamente NEUTRA, poiche' il neutrone e' neutro, i protoni e gli elettroni hanno ugual numero e sono di cariche opposte, quindi si neutralizzano (p.es -10 + 10 = 0).(Nonostante la enorme differenza di massa tra PROTONE ed ELETTRONE la carica elettrica e' praticamente identica in valore assoluto...ma di segno contrario)

* I NEUTRONI non interessano l'elettricita'... non hanno alcun ruolo perche' essi sono NEUTRI.

Quello che interessa molto l' elettricita' e', l'orbita esterna di un atomo (la piu' lontana dal nucleo).

IDROGENO: URANIO:

Atomo di IDROGENO: 1 PROTONE, 1 ELETTRONE (una sola orbita). QUESTO E' L'ATOMO PIU' SEMPLICE IN NATURA.

Atomo di URANIO: 92 PROTONI, 146 NEUTRONI, 92 ELETTRONI (disposti su 7 orbite). QUESTO E' L'ATOMO PIU' COMPLESSO IN NATURA. (anche il PLUTONIO e' molto complesso: 94 PROTONI, 151 NEUTRONI... ma e' ritenuto elemento ARTIFICIALE)

Quando si parla di elettricita', elettronica ed elettromeccanica....non si puo' fare a meno di menzionare il RAME

Il rame e' il miglior elemento per la conduzione elettrica, perche' ha le seguenti caratteristiche: ottima duttilita', ottima conducibilita', bassa rigidita', peso specifico relativamente basso, punto di fusione relativamente alto, bassa reattivita', grande diffusione su tutto il pianeta TERRA.

rame CU 29-63.546

8.96 g/cm3

1.724 ľohm

1356.6 K

Interconnessioni e collegamenti

CU: 29 PROTONI (35 neutroni) e 29 ELETTRONI (disposti su 5 orbite)

In un atomo gli elettroni piu' vicini al nucleo sono molto saldi, mentre gli elettroni della orbita esterna si allontanano dall'atomo con una certa facilita'. Da questo esempio VIRTUALE cerchiamo di capire l'elettricita': Disponendo di un qualsiasi atomo A, togliamo da questo atomo un elettrone esterno B, inseriamo questo elettrone in un altro atomo C; otteniamo:

----------A---------------------B---------------------C

ATOMO A: in origine 29 elettroni e 29 protoni (29 negativi 29 positivi =NEUTRO)

ATOMO B: 28 elettroni e 29 protoni (28 negativi 29 positivi =ione POSITIVO)

ATOMO C: 30 elettroni e 29 protoni (28 negativi 29 positivi =ione NEGATIVO)

Se per esempio strofiniamo energicamente 2 materiali, sbilanciamo le loro orbite esterne, portando casualmente degli elettroni da un materiale ad un'altro, con conseguente carica negativa e positiva tra i due materiali. E se... sono materie molto leggere potremo verificarlo ravvicinando questi materiali, essi tenderanno ad attirarsi. (Elettricita' statica). Gli elettroni si sposteranno in maggior numero su un materiale anziche'

un altro; in base all' attrito, al tipo di materiale, ed ad altri fattori fisici.

COME SI MUOVE L' ELETTRICITA'

Un materiale con carica negativa (sovrappiu' di elettroni), se messo in contatto intimo con un materiale positivo (sovrappiu' di protoni) cedera' gli elettroni all'altro materiale, fino ad arrivare ad una distribuzione bilanciata. esattamente come l'acqua nei vasi comunicanti.

Poiche' sono gli ELETTRONI che si muovono lungo i conduttori...e' chiaro che l' elettricita' si muove sempre dal NEGATIVO al POSITIVO e mai viceversa. Perche' e' il sovrappiu' di elettroni (ATOMO C) che cede i propi elettroni.

Un altro concetto da chiarire e' quello che, il pianeta TERRA nel suo complesso presenta una carica positiva (ATOMO B). Infatti a volte scendendo dalla macchina e toccando lo sportello si prendono delle piccole scosse elettriche....perche' il nostro corpo (buon conduttore) restando isolato dalla terra, ha accumulato elettroni (anche la vettura ha accumulato elettroni)...e quando si viene a contatto con il suolo (Positivo), il nostro corpo che e' in quel momento negativo (piu' elettroni che protoni) "scarica a terra". Inoltre qualsiasi materiale con sovrappiu' di elettroni...a contatto intimo con la TERRA perdera' tutti gli elettroni in eccedenza tornando in uno stato NEUTRO (o relativamente neutro). Gli ATOMI in un elemento solido generalmente si dispongono in un modo parallelo e la distanza che li divide e' grande. infatti un elemento..... anche ad alta densita' come il FERRO, e' piu' vuoto che pieno. In un elemento gli atomi sono saldamente legati da forze di natura elettrica (FORZE DI COESIONE) che interagiscono tra di loro determinando la compattezza, la posizione degli atomi e la distanza . Soltanto grandi forze possono compattare gli atomi (ed a volte anche i soli nuclei) per esempio enormi forze di gravita'.

Soltanto grandi forze di gravita', possono compattare gli atomi.....................................................

Le SUPERNOVE cosmiche dopo la esplosione iniziale; sprigionano quasi tutta la loro energia interna, si ritrovano con poca energia e senza piu' involucro esterno. E dopo questa fase entra in gioco la forza di gravita' che spinge tutto il materiale rimanente verso il centro della stella, (COLLASSO GRAVITAZIONALE) comprimendo a tal punto gli elettroni (negativi) e i protoni (positivi) che essi annullano la loro carica, diventando quasi tutti NEUTRONI. Ed e' cosi' che nasce un PULSAR (stella di neutroni). Il collasso gravitazionale riduce una stella molto piu' grande del sole, in un piccolo pianeta di qualche Chilometro di diametro.

GLI ELETTRONI LIBERI

Ipotizziamo un pezzo di materiale con sovrappiu' di elettroni (carica negativa). Gli elettroni in sovrappiu' che si muovono disordinatamente all'interno del materiale sono; ELETTRONI LIBERI (figura 1) ...creiamo un contatto tra....presa di TERRA ed elemento. Appena la presa di terra entra in contatto, gli elettroni si spostano velocemente lungo il conduttore. Si noti anche, che l'attimo in cui avviene il contatto si ha sempre la trasformazione di una piccolissima parte di ENERGIA in FOTONI (La tipica scintilla di un contatto elettrico ), si ha sempre un (relativo) aumento termico nei punti dove avviene il contatto, inoltre si generano delle onde elettromagnetiche dovute alla relativa violenza dell'impatto.

ELETTRONI LIBERI, FIGURA 1

I disturbi elettrici di un contatto che si chiude negli ultimi tempi sono stati ridotti moltissimo; da reti di condensatori , da reti resistive ed altri artifizi elettronici. Se guardiamo i contatti di un interruttore usato e ci sembreranno lucidi e puliti....ma se osserviamo i contatti con un microscopio....ci sembrera' un vulcano spento.

Il rumore elettrico generato da un contatto che si chiude e' stato sempre per il computer il peggior nemico: causa di malfunzionamenti, bloccaggi continui ed errori durante l'accesso ai dati in particolare da periferiche. Solo nel 1977 (circa), con l' avvento dei circuiti integrati a METAL OSSIDO di SILICIO il problema si e' notevolmente ridotto. per le caratteristiche intrinseche di questo materiale. Si presenta con un bassissimo assorbimento di corrente ed e' relativamente immune a DIAFONIA ,RUMORE DI SEGNALE, RUMORE DI RIFLESSO, con un FAN OUT altissimo, e con un assorbimento sull'ordine di NANOWATT.

ELEMENTI.... ISOLANTI e CONDUTTORI

ISOLANTI

I corpi isolanti sono caratterizzati da atomi che hanno l'orbita esterna completa o quasi completa; e quando arrivano nuovi elettroni vengono catturati solo dagli atomi dove e' avvenuto il contatto intimo... e vi e' solo una scarsa o nulla REDISTRIBUZIONE di elettroni agli altri atomi circostanti; poiche' essi hanno gia' l'orbita esterna completa di elettroni. Persino nelle reazioni chimiche molti di questi elementi sono scarsamente reattivi. Per esempio i GAS NOBILI (elio, neo, argo, xeno, cripto e rado) hanno il livello energetico piu' esterno completamente occupato, e cio' spiega il tipico comportamento chimico di questi elementi: sono gas inerti ed in natura non reagiscono con nessun altro elemento.

Determinati atomi di determinati elementi, per loro caratteristiche elettriche tendono a mettere in comune gli elettroni esterni (LEGAME COVALENTE). Possono essere dei legami di atomi doppi,tripli, oppure a catene. Dove l'elettrone esterno é praticamente comune in altri atomi, l' elemento assume caratteristiche di scarso conduttore. Una proprieta' dei corpi con legami covalenti e' la loro scarsa conducibilita' elettrica, dovuta alla mancanza di elettroni liberi.

Comunque se alcuni materiali tipo SILICIO oppure GERMANIO vengono drogati con altri atomi (arsenico,alluminio,fosforo) e poi uniti con una apposita giunzione; diventano materiali semiconduttori e lasciano passare la corrente da un solo verso.

ELEMENTO: BOROorbite esterne complete

.....orbite esterne molto salde, complete, vicine al nucleo e... molto influenzate dalle forze intrinseche del nucleo dell'atomo; gli elettroni non si scalzano facilmente... SCARSO CONDUTTORE..! L'elettricita non si muove bene su questi elementi.

CONDUTTORI


I corpi conduttori sono quei corpi formati da atomi con orbita esterna incompleta, che tendono a cedere i pochi elettroni delle loro orbite esterne. Gli elettroni esterni di questi corpi non sono associati a un determinato atomo, poiche' si muovono su orbite troppo lontane dal proprio nucleo, e possono facilmente entrare in zone di attrazione dei nuclei degli atomi circostanti. Questi elettroni non avendo una posizione stabile diventano ELETTRONI LIBERI (figura 1). Tutto questo determina una ottima conducibilita' elettrica ed anche termica. (LEGAME METALLICO).

ELEMENTO: RAME orbite esterne con pochi elettroni.

.....orbite esterne deboli, a volte incomplete, lontane dal nucleo e poco influenzate dalle forze intrinseche del nucleo dell'atomo; gli elettroni esterni si scalzano facilmente... OTTIMI CONDUTTORI..!.

TABELLA DEI PRINCIPALI MATERIALI USATI PER L' ELETTRONICA


 (c) (1976-2011)COSMOS3000 (Mazzaferro Paolino)

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