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Con l'uso Scratch è stata realizzata una simulazione che consente di visualizzare alcuni aspetti peculiari del funzionamento dei circuiti elettrici:simulazione circuito

  • - per consentire la circolazione della corrente elettrica (che è un movimento ordinato di cariche elettriche in una direzione comune) ci devono essere un generatore ed una sequenza di conduttori che congiungono il polo positivo del generatore con il polo negativo dello stesso
  • - le cariche elettriche che possono muoversi sono già presenti nel conduttore, non è il generatore a crearle. Il generatore ha il compito di "spingerle" in modo che si possano mettere in moto. Per fare questo il generatore accumula delle cariche positive sul polo "+" sottraendole dal polo "-". Questo sbilancio crea tensione in quanto le cariche elettriche di segno opposto si attraggono. Non potendosi ricongiungere attraversando il generatore (è lui la causa della separazione) lo fanno attraversando i conduttori che connettono il polo positivo col polo negativo
  • - la circolazione della corrente è possibile solo se il circuito è chiuso, cioè se non ci sono interruzioni lungo i conduttori che congiungono i due poli
  • - si considera il movimento delle cariche positive per convenzione: escono dal polo "+" del generatore e vi entrano dal polo "-"
  • - il movimento avviene per propagazione della spinta/attrazione nel senso che una qualunque carica elettrica si muove perchè respinta dal polo positivo ed attratta dal polo negatico. La cosidetta spinta è dovuta al campo elettrico che si instaura lungo i conduttori
  • - il movimento delle carica elettriche è lentissimo (mm o cm al secondo); la "spinta" dovuta al campo elettrico, invece, si propaga a velocità paragonabile con la velocità della luce. Nel video si fa vedere che la carica gialla disposta in prossimità del polo positivo del generatore simuove lentamente ma spinge la carica successiva, che spinge la carica successiva .... che spinge la carica azzurra che si muove contemporaneamente con la carica gialla (nota 1)
  • - in corrente continua il moto è unidirezionale, in corrente alternata il moto si inverte in continuazione e ciascuna carica elettrica oscilla intorno ad una posizione senza riuscire a spostarsi mediamente
  • - è il generatore che inverte la polarità che provoca la corrente alternata. Con una frequenza di 50Hz le inversioni sono 100 al secondo
  • - si illustra anche che l'energia di ciascuna carica in prossimità del generatore è massima, pari alla forza elettromotrice del generatore (nota 2)
  • - lungo il percorso le cariche cedono parte della propria energia (come se fosse per attrito) per cui al termine del circuito non ne hanno più: l'energia è stata ceduta alle varie parti del circuito. Il colore rosso indica un elevata quantità di energia, il colore celeste indica la sua mancanza.

 

note

nota 1: si dovrebbe dire "quasi" perchè la spinta presuppone una deformazione elastica che è la ragione per cui si produce una forza sulla carica adiacente successiva e ci vuole un po' di tempo, pochissimo ma non nullo perchè la successione di deformazini elastiche raggiunga la carica azzurra. La deformazione elastica altro non è che una "deformazione" del campo elettrico ovvero la sua energizzazione.

nota 2: la forza elettromotrice in volt quantifica la capacità di "spinta" del generatore ed è l'energia in joule che assegna a ciascun coulomb di carica in uscita