Introduzione
Elettricità e magnetismo sono due fenomeni strettamente collegati tra loro.
L'elettricità riguarda il movimento di cariche elettriche nei materiali. Il magnetismo riguarda le forze esercitate da calamite e correnti. Insieme formano l'elettromagnetismo, studiato dal fisico Maxwell. Questi fenomeni sono alla base di molte tecnologie moderne.
La carica elettrica
Ogni atomo contiene protoni con carica positiva ed elettroni negativi. Quando un corpo perde elettroni diventa carico positivamente. Quando invece acquista elettroni diventa carico negativamente. Cariche uguali si respingono, mentre cariche opposte si attraggono.
Un esempio quotidiano è strofinare una penna sui capelli. La penna si elettrizza e attira piccoli pezzi di carta. Questo fenomeno si chiama elettrizzazione per strofinio. Anche i fulmini sono scariche elettriche tra nuvole e suolo.
La corrente elettrica
La corrente elettrica è un flusso ordinato di elettroni in movimento. Scorre nei materiali conduttori come rame, alluminio e ferro. Non scorre invece negli isolanti come plastica, vetro e gomma. L'unità di misura della corrente è l'ampere, simbolo A.
Per far circolare corrente serve un generatore, come una pila. La pila fornisce una differenza di potenziale, misurata in volt. Il circuito elettrico è un percorso chiuso percorso dalla corrente. Deve contenere generatore, conduttori e un utilizzatore come la lampadina.
I magneti e il campo magnetico
Un magnete è un oggetto che attrae ferro, nichel e cobalto. Ogni magnete possiede due poli, chiamati nord e sud. Poli uguali si respingono, mentre poli diversi si attraggono. Non è possibile separare i due poli tagliando un magnete.
Intorno a ogni magnete esiste una zona chiamata campo magnetico. Si può visualizzare usando limatura di ferro su un foglio. La bussola funziona grazie al campo magnetico terrestre naturale. Il suo ago si orienta sempre verso il nord geografico.
Il legame tra elettricità e magnetismo
Nel 1820 lo scienziato Ørsted scoprì un collegamento fondamentale. Una corrente elettrica che scorre in un filo genera un campo magnetico. Questo principio permette di costruire l'elettromagnete, un magnete temporaneo. Si ottiene avvolgendo un filo attorno a un chiodo di ferro.
Anche il fenomeno opposto è possibile e molto importante. Un magnete in movimento vicino a un filo produce corrente elettrica. Questo processo si chiama induzione elettromagnetica, scoperta da Faraday. Grazie a essa funzionano le centrali elettriche e le dinamo.
Applicazioni nella vita quotidiana
L'elettromagnetismo è presente in moltissimi oggetti che usiamo ogni giorno. Il motore elettrico trasforma energia elettrica in movimento meccanico. Lo troviamo in frullatori, ventilatori, treni e automobili moderne. Il campanello di casa funziona grazie a un piccolo elettromagnete.
Gli altoparlanti vibrano grazie all'interazione tra corrente e magneti. Gli hard disk dei computer registrano dati su superfici magnetiche. Le carte di credito conservano informazioni nella banda magnetica nera. Anche la risonanza magnetica in ospedale sfrutta campi magnetici intensi.
Sicurezza con l'elettricità
La corrente elettrica può essere pericolosa se usata senza attenzione. Non bisogna mai toccare prese o fili con le mani bagnate. L'acqua infatti conduce la corrente e può causare gravi scosse. Non inserire oggetti metallici nelle prese di casa o scuola.
In caso di temporale è meglio evitare alberi e zone aperte. Il parafulmine protegge gli edifici scaricando la corrente nel terreno. L'interruttore salvavita stacca la corrente in caso di guasti improvvisi. Rispettare queste regole permette di usare l'elettricità in modo sicuro.