L'elettricità - Corso di Elettronica | Il Blog Italiano dell'elettronica amatoriale

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Tutorial
Alla base dell'elettronica c'è l'elettricità, la quale è l'insieme di tutti i fenomeni legati alla liberazione o al movimento di elettroni, i quali sono particelle infinitamente piccole, che insieme ai protoni e ai neutroni, compongono i mattonicini che costituiscono tutto quello che ci circonda, comunemente chiamati atomi.
L'atomo è composto da un nucleo, formato appunto da neutroni e protoni, i quali servono a impedire che i protoni, tutti carichi positivamente, si respingano tra loro. Attorno al nucleo ruotano gli elettroni, che hanno carica negativa come quella dei protoni. Dato che gli elettroni sono sempre in numero uguale a quello dei protoni e che le due particelle hanno carica opposta, un atomo in condizioni di equilibrio è elettricamente neutro. Quando in determinate condizioni fisiche, uno degli elettroni viene a mancare, si crea una condizione di squilibrio tra le cariche e nascono dei fenomeni elettrici chiamati statici e dinamici;
In un fenomeno elettrico si parla di una condizione statica, quando, in presenza di una carica elettrica su un corpo dovuta alla presenza o assenza di elettroni, questa non genera nessun effetto, ovvero restano fermi. Quando invece avviene l'esatto opposto, si parla di condizione dinamica, ovvero gli elettroni più esterni presenti su un corpo passano da un atomo all'altro generando quindi corrente elettrica.

In natura sono presenti diversi materiali sui quali è possibile far scorrere una corrente elettrica, e visto che la corrente elettrica è un movimento di elettroni da un atomo all'altro che attraversano un materiale, questi vengono classificati come materiali conduttori o semiconduttori.
Un materiale viene definito conduttore elettrico quando è in grado di far scorrere corrente elettrica al suo interno. I materiali conduttori sono caratterizzati dalla presenza di elettroni liberi nella banda più esterna degli atomi del reticolo cristallino, o contengono specie ioniche che si fanno carico di trasportare la corrente elettrica. In natura esistono materiali con caratteristiche diverse riguardanti la conduzione. Tra i migliori conduttori troviamo i metalli come il Rame, Oro, Argento, Alluminio, Zinco, Ferro.  

Viene definito invece un materiale semiconduttore quando questo si fa attraversare dalla corrente elettrica solo in determinate condizioni, solitamente a secondo della polarità. E' una condizione intermedia tra quella dei conduttori e quella degli isolanti. Vengono definiti semiconduttori materiali come il silicio, il germanio e composti come l'arseniuro di gallio.
Il comportamento dei semiconduttori può essere semplicemente spiegato considerando la  loro struttura atomica (leggi anche Diodo e giunzione P-N). Gli elettroni esterni dei semiconduttori sono  fortemente legati al loro atomo e, contrariamente agli elettroni  esterni di un conduttore metallico, hanno scarsissima possibilità di  muoversi. Affinchè risulti possibile la conduzione elettrica, è necessario che  alcuni di questi elettroni acquistino energia sufficiente per passare dal loro attuale livello energetico, il quale viene chiamato banda di valenza  (in cui gli elettroni esterni, o di valenza, degli atomi sono legati  strettamente agli elettroni di valenza degli atomi vicini) ad un livello energetico che costituisce la cosiddetta banda di conduzione.

Per ultimo un materiale viene definito isolante quando non si lascia attraversare dalla corrente elettrica.

La corrente solitamente nasce nei conduttori o semiconduttori, mentre può scorrere nei materiali isolanti solo se, con potenze elevate, riesce a rompere e quindi oltrepassare la struttura isolante. I conduttori hanno una struttura chimica che vede gli elettroni esterni legati debolmente al nucleo, sui quali se si applica un campo magnetico si ha la possibilità di portarli via dal loro atomo e trascinarli nell'atomo in cui si è formata la lacuna dovuta al trasloco dell'atomo precedente. Questa sequenza genera un flusso di elettroni che, ripetuta all'infinito genera appunto la corrente elettrica. La corrente elettrica quindi è un flusso di elettroni che attraversa da un capo all'altro un materiale conduttore quando ai suoi capi viene applicato un campo elettrico.    
Le discipline che riguardano e studiano il comportamento della corrente elettrica sono essenzialmente due, l'elettrotecnica e l'elettronica.
La prima studia la corrente nei conduttori, mentre la seconda studia la corrente nei semiconduttori e nel vuoto, quindi quella forza negli isolanti. La corrente si propaga nei corpi senza fatica, nel senso che il movimento degli elettroni richiede la somministarazione continuata di energia; per questa ragione far fluire una corrente in modo continuo all'interno di un materiale semiconduttore costa in termini di energia una elevata quantità, di cui una notevole quantità viene sprecata in dispersione elettrica. Durante il flusso di corrente entra in gioco una forza fondamentale in elettrotecnica, ovvero la resistenza elettrica, definita come una forza che si oppone al passaggio di elettroni. Ogni materiale ha la propria resistenza elettrica, legata alla struttura chimica dei corpi.
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