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La tensione elettrica è la causa del movimento delle cariche elettriche.

Si sa che cariche elettriche di segno opposto si attraggono. In un atomo le cariche elettriche positive, i protoni del nucleo, e le cariche elettriche negative, gli elettroni, sono in pari numero per cui le loro cariche elettriche si annullano a vicenda così che l'atomo non ha carica elettrica risultante: si dice che è neutro. (nota 1)

Se qualche fenomeno fisico separa le cariche elettriche allora si produce una forza di attrazione reciproca che tenta di ricongiungere le cariche; questa forza, o propensione al ricongiungimento, si chiama tensione elettrica.

Se una delle due cariche potrà spostarsi allora si ricongiungeranno generando quel movimento in una direzione prevalente che si chiama corrente elettrica.

Analogie

Con una molla accade qualcosa del genere. Una molla che non è sotto sforzo, è in equilibrio ed ha una sua lunghezza naturale detta lunghezza a riposo. Se la molla viene deformata essa reagisce per elasticità e tende a raggiungere la propria forma a riposo. Con la deformzione si dice proprio che la molla viene messa in tensione. La tensione della molla produce la forza che cerca di riportare la molla alla posizione di riposo. La molla caricata possiede energia che si può sfruttare per fare muovere dei meccanismi. Nella molla, se c'è tensione c'è energia da utilizzare. 

Quando c'è dell'acqua in un bacino, come quello di un lago, abbiamo uno stato di equilibrio e l'acqua sta ferma. Se dell'acqua viene spostata ad un livello più alto si provoca una situazione nelle quale l'acqua, a causa della forza di gravità, cercherà di raggiungere il livello più basso ripristinando l'equilibrio iniziale. Anche qui si produce una sorta di tensione che corrisponde al dislivello tra i due bacini (qui la tensione coincide con il dislivello). Se l'acqua potrà muoversi produrrà un flusso che è una corrente di acqua anche se ormai ha altri nomi: torrente, ruscello, fiume ....  L'acqua al livello più alto possiede dell'energia (che infatti viene utilizzata nelle centrali idroelettriche facendola scendere al livello più basso). 

In che direzione si muove l'acqua?

L'acqua si muove spontaneamente per andare dalla montagna al mare perchè in montagna, cioè in alto, ha l'energia per farlo. Per muoverla al contrario dal mare alla montagna, cioè portarla più in alto, l'acqua deve essere spinta da qualcosa che gli dia l'energia per farlo; in natura è ii sole altrimenti ci sono le pompe.

Quindi l'acqua si muove spontaneamente nella direzione da "più alto" verso "più basso".

Anche la corrente elettrica si muove spontaneamente da un punto a tensione più alta verso un punto a tensione più bassa.

 

Definizioni e convenzioni.

La tensione elettrica è l'energia in joule che posiede una carica elettrica di un coulomb;la V

si indica con V ed una freccia disegnata tra i due punti tra cui c'è tensione.

La punta della freccia indica il punto a tensione più alta, talvolta indicato col segno "+".

La scrittura VAB significa che è una tensione V tra il punto A ed il punto B dove A (la prima delle due lettere) è a tensione più alta rispetto al punto B per cui la corrente si muoverà spontaneamente da A a B.

La tensione si misura in V (volt) o J/C (joule al coulomb)

 

Significato numerico: sapere che la tensione è di 12V significa che ogni coulomb di carica elettrica possiede 12J di energia.

 

Valori tipici:

la tensione di casa è 230V alternata

la tensione delle pile alcaline è 1,5V continua

la tensione della batteria di un automobile è 12V continua

la tensione nelle linee elettriche ferroviarie è 3.000V continua

le grandi linee ad alta tensione sono a 380.000V alternata

un microfono produce una tensione di 1mV

 

Cosa significa continua o alternata? vai qui.

 

note

nota 1: dato che nell'atomo le cariche elettriche sono di segno opposto allora, attraendosi, ci si aspetta che gli elettroni debbano precipitare sul nucleo. Non accade, è un dato di fatto. Altrimenti non saremmo qui a parlarne perchè non esisterebbe la materia. Per molto tempo si sono immaginati gli elettroni in orbita intorno al nucleo per cui sarebbe la forza centrifuga ad impedire agli elettroni di cadere come accade per i satelliti. Nessuno li ha visti orbitare ma ma ci può aiutare immaginare che sia così. E' una questione di meccanica quantistica. Qui se ne parla in modo interlocutorio: http://www.infinitoteatrodelcosmo.it/2014/09/06/un-quiz-veramente-atomico-si-attraggono-o-non-si-attraggono/

 

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