Benvenuti nella mia pagina web dedicata all' elettronica ed all' elettrotecnica.  


Cercherò in questa pagina di definire con parole semplici l' immenso mondo che stà dietro all' elettrotecnica ed all' elettronica,  non è un compito facile ma ci proverò, mettendo a disposizione la mia lunga esperienza nel campo. Naturalmente è impossibile condensare una materia vastissima in questo piccolo testo, ma se avete intenzione di approfondire o avete bisogno di una consulenza professionale potete mettervi in contatto con me tramite la pagina Contatti. Alla fine di questo documento troverete i collegamenti alle pagine di approfondimento dedicate ai componenti elettronici attivi e passivi.

                                                                                                            Elettrotecnica

Iniziamo dalla materia prima, cioè da quello che ci serve per far funzionare il tutto, stiamo parlando della corrente elettrica.

La definizione classica è,  "un flusso di elettroni circolante in un conduttore sottoposto a una differenza di potenziale o squilibrio elettrico", l' unità di misura è l' Ampere, abbreviato con la A maiuscola, in onore al fisico francese Andrè Marie Ampère che la studiò e la definì. Nella definizione della corrente elettrica abbiamo introdotto un' altro parametro primario, la differenza di potenziale elettrico D.D.P. o tensione elettrica, oppure forza elettro motrice F.E.M. cioè quella forza che crea lo squilibrio elettrico negli atomi di un generico conduttore,e quindi la circolazione degli elettroni, i quali nel tentativo di ristabilire l' equilibrio creano il flusso di elettroni sopra citato, essa si misura in Volta, abbreviato in Volt ed indicato con la V maiuscola, tutto questo in onore dell' illustre scienziato italiano Alessandro Volta, il quale svolse tanti studi e realizzò il primo generatore di tensione al mondo (la pila elettrica di Volta), esistono due tipi di tensione elettrica, quella continua la quale è costante (non varia di valore nel tempoin modo regolare) e può avere segno positivo o negativo, e quella alternata (varia di valore nel tempo in modo regolare e può avere sia segno positivo che negativo).

 Definiti i principali artefici di tutto il mondo elettrico resta da definire una terza forza, stiamo parlando della resistività elettrica, cioè di quella forza che ostacola il movimento degli elettroni in un generico conduttore (legame tra elettroni e nucleo dell' atomo), essa si misura in Ohm, in onore al fisico tedesco Georg Ohm che la studiò e la definì, essa è indicata col simbolo omega Ω. La potenza elettrica è invece il lavoro svolto dalla corrente e dalla tensione per ottenere un dato scopo e si misura in Watt, simbolo W.

Da quanto detto si capisce che applicando una tensione elettrica (V) ad un generico conduttore si provoca un flusso di elettroni (A) comunque ostacolato dalla resistività intrinseca (Ω) al conduttore stesso a farsi attraversare dalla corrente .

Questo si può affermare quando si lavora in correnti continua ( valore costante nel tempo e di polarità non variabile) , in corrente alternata (valore variabile e polarità che cambia tra positivo e negativo) intervengono diversi altri parametri non trascurabili di cui bisogna necessariamente tenere conto, esse sono la frequenza f (quante volte passa per lo zero una determinata corrente nell' unità di tempo (1 secondo), il periodo S ( l' inverso della frequenza)  la reattanza capacitiva Xc (condensatore), la reattanza induttiva Xl (induttore) e lo sfasamento φ (fi), queste grandezze combinate con la resistenza creano un' altra grandezza equivalente (cioè nata dalla combinazione di tutti i parametri) chiamata impedenza ed indicata con il simbolo Z maiuscolo, inoltre la corrente alternata (utilizzata in forma sinusoidale) deve essere rappresentata in forma vettoriale, e quindi essendo una grandezza mista  ha una parte reale e una parte immaginaria , la parte immaginaria è nelle formule separata dalla parte immaginaria dalla lettera Ι (iota).

Per approfondimenti si può ricorrere a questa pagina in link oppure contattarmi andando alla pagina Contatti.

Esistono materiali che si oppongono alla circolazione della corrente più di altri, cioè hanno una resistività specifica più alta, essi sono gli isolanti (gomma, vetro, pvc,legno secco,plastica, acqua distillata). Diversamente dagli isolanti i materiali conduttori presentano una resistività specifica molto bassa e si oppongono poco al passaggio della corrente elettrica (rame, oro, argento, alluminio, ottone, in genere materiali metallici). Tutto ciò è dovuto come detto prima alla resistività specifica (simbolo ρ) (ro) propria di ogni materiale, definibile come il legame tra elettroni e nucleo più o meno forte e che si oppone al movimento degli elettroni da un'  atomo all' altro. Per conoscere la resistività elettrica specifica di un materiale si possono consultare delle apposite tabelle.

Esistono anche dei particolari materiali chiamati semiconduttori (germanio e silicio) i quali presentano una resistività specifica neutra. I semiconduttori trattati mediante un procedimento chiamato "drogaggio" costituiscono la base per ottenere le celle fotovoltaiche, i transistor e i circuiti integrati che tratteremo in seguito nella pagina componenti attivi.

Ma come si produce la tensione elettrica? Il generatore più semplice è la pila elettrica, essa produce una tensione di tipo continua ed è formata da dischetti di diverso materiale conduttore (effetto galvanico) sovrapposti ed immersi in un elettrolito, per approfondimenti potete andare al seguente link .

 Sono attualmente fornibili anche pile ricaricabili, da chiamare correttamente "accumulatori elettrici" i quali previo procedimento di ricarica restituiscono in un secondo tempo l' energia accumulata in una percentuale variabile a seconda del tipo di tecnologia utilizzata. Per piccole capacità si utilizzano accumulatori al nichel-cadmio oppure il tipo perfezionato al nichel-manganese, per grosse capacità si utilizzano gli accumulatori al piombo-acido, o accumulatori agli ioni di Litio ognuno presenta aspetti positivi e negativi, per approfondire cliccate su questo link.

 L' energia elettrica che arriva nelle nostre case è di tipo alternata e sinusoidale, e può essere prodotta da fonti rinnovabili, cioè che si rigenerano in tempi brevi (pannelli fotovoltaici, centrali a biomasse, idroelettrico, eolica, geotermica) oppure da fonti non rinnovabili (petrolio, carbone, metano, nucleare), comunque la quasi totalità è ottenuta convertendo un' energia che può essere nucleare, geotermica, eolica, meccanica o altro in energia elettrica  tramite una macchina chiamata alternatore, la quale funziona secondo il principio dell' induzione elettromagnetica, se volete potete approfondire andando a questo link . Nel caso dell' energia solare (fotovoltaica) invece si sfrutta la proprietà fotoelettrica dei materiali semiconduttori per produrre energia.

L' energia viene quindi distribuita come indicato nella figura sottostante.

Per concludere cito le formule per calcolare almeno i parametri principali esposti prima, cioè tensione, corrente e resistenza, per fare questo ci viene in aiuto la "legge di Ohm" la quale permette di calcolare uno dei parametri conoscendo gli altri due. per convenzione la tensione viene indicata con V, la corrente con I e la resistenza con R, detto questo passiamo alle formule:

Tensione V= R*I     Corrente  I= V/R   Resistenza R= V/I .

  Il valore della potenza elettrica è invece data dalla moltiplicazione tra la tensione e la corrente, in sostanza,  W= V*I.

Cliccando su questo testo potete scaricare un file in formato XLSX per calcolare tutti i parametri della legge di Ohm.

                                    Wind farm con Generatori eolici                                                                                                                                        Solar farm con Pannelli fotovoltaici

                                           Linea elettrica 220 KV                                                                                                                                         Sottostazione di trasformazione e distribuzione

                                                                             Elettronica

Chiarito cos' è la corrente elettrica, come viene prodotta e distribuita fino alle nostre case e come calcolarne i parametri principali, ci possiamo dedicare ora all' aspetto più raffinato, cioè  all' elettronica vera e propria, ma cos'è l' elettronica?
Può essere definita semplicemente come quella scienza che utilizza le tensioni e le correnti elettriche (segnali elettrici di bassa potenza) per creare e far funzionare strumenti, i quali utilizzano i "segnali" per condizionare ed elaborare altre grandezze fisiche.
Gli strumenti elettronici prima menzionati sono formati da "circuiti elettronici"  a loro volta formati da componenti passivi ed attivi, i quali sono assemblati e collegati tra di loro al fine di raggiungere lo scopo prefissato in fase di progetto.

L' elettronica si divide ulteriormente in due grandi settori, Elettronica analogica ed elettronica digitale.

Sia in elettrotecnica che in elettronica, per capire il funzionamento di un dato circuito è necessario lo schema di funzionamento che può essere sia elettrico che pratico. Quello elettrico o teorico utilizza simboli normalizzati per rappresentare i componenti utilizzati e serve a facilitare la comprensione del funzionamento, quello pratico invece rappresenta lo schema realizzativo del circuito.
A questo link trovate alcuni simboli utilizzati negli schemi elettrici.

                                        Circuito elettronico digitale                                                                                              Circuito elettronico digitale con componenti SMD e bus di interfacciamento PCI

Naturalmente è impossibile condensare tutti questi concetti in poco spazio, la mia vuole essere solo una buona guida per chi si affaccia a questo fantastico mondo, è possibile comunque approfondire o richiedere una consulenza professionale contattandomi, per questo andate alla pagina contatti.

Grazie di aver visitato il mio sito web e di aver seguito la mia guida, tornate a visitarlo.

                                                         Componenti passivi                            Componenti attivi