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@@ Linea 1: / Linea 1: @@
-====== Unità 1 - I materiali e la corrente elettrica ======
+====== Unità 2 - Materiali conduttori, isolanti e magnetici ======
 **Premessa:** gli argomenti, trattati in maniera approfondita nel libro di testo, saranno sol accennati
@@ Linea 12: / Linea 12: @@
 La **resistività ρ** indica se un materiale è un buon conduttore o un buon isolante e si esprime in [Ωm] (o [Ωmm²/m])((la //conducibilità// o //conduttività// esprime la stessa proprietà e corrisponde all'inverso della resistività)).
-La resistività dipende dalla temperatura attraverso il **coefficiente di temperatura α**, espresso in [1/°C]. Vale la relazione:
+La resistività dipende dalla temperatura attraverso il **coefficiente di temperatura α**, espresso in [°C<sup>-1</sup>]. Vale la relazione:
-$$rho_T = rho (1+alpha T)$$
+`rho_T = rho (1+alpha T)`
 dove ρ è la resistività alla temperatura di 20 °C e T la temperatura. La //tabella 1// riporta i valori di queste due grandezze per alcuni materiali conduttori; la //tabella 2// per alcuni isolanti((si noti la differenza enorme - 21 ordini di grandezza - tra il valore di resistività di un buon conduttore e un buon isolante)).
-Un'altra grandezza riferita agli isolanti è la **costante dielettrica ε**((chiamata anche //permettività//)). Più spesso si fa riferimento alla **costante dielettrica relativa** di un materiale definita così:
+Una grandezza particolarmente importante riferita agli isolanti è la **costante dielettrica ε**((chiamata anche //permettività//)). Più spesso si fa riferimento alla **costante dielettrica relativa** di un materiale definita così:
-$$epsilon_r = epsilon / epsilon_0 [F/m]$$
+`epsilon_r = epsilon / epsilon_0 [F/m]`
 dove ε<sub>0</sub> è la costante dielettrica del vuoto. Questa grandezza esprime la resistenza offerta da un isolante al campo elettrico (sotto la cui azione l'isolante si polarizza e crea un campo opposto accumulando energia elettrostatica). La //tabella 3// mostra i valori della costante dielettrica per alcuni isolanti (più è elevata migliore è l'isolante).
+Un'altra grandezza importante per gli isolanti è la **rigidità dielettrica K<sub>r</sub>** espressa in [V/m], che rappresenta il massimo valore di campo elettrico sopportabile da un isolante oltre al quale si ha una scarica distruttiva.
+===== 3 Proprietà magnetiche =====
+Le grandezze principali del magnetismo sono legate tra loro dalla relazione:
+`B = mu H`
+dove:
+  * B è il **vettore induzione magnetica**, espresso in Tesla (simbolo [T]), responsabile degli effetti magnetici
+  * H è il **vettore campo magnetico**, espresso in [A/m]
+  * μ è la **permeabilità magnetica** del materiale dove sono presenti le due grandezze vettoriali, espressa in [H/m]
+Si può dire che B è l'effetto di H su un materiale di permeabilità μ. La permeabilità esprime dunque la capacità di magnetizzarsi di un materiale. Più spesso si fa riferimento alla **permeabilità relativa** così definita:
+`mu_r = mu/ mu_0`
+dove μ<sub>0</sub> è la permeabilità del vuoto. In base al valore di μ<sub>r</sub> si distingue tra:
+  * materiali **paramagentici** e **diamagnetici**, che hanno un valore di permeabilità prossimo a quella del vuoto e che non esibiscono fenomeni magnetici
+  * materiali **ferromagnetici**, con μ<sub>r</sub> > 1000, sfruttati nei fenomeni magnetici (vedi //tabella 5//)
+I materiali ferromagnetici sono pochi - ferro, cobalto e nichel sono i principali - e presentano alcuni difetti:
+  * la loro permeabilità non è costante
+  * presentano il fenomeno dell'isteresi
+  * sono sede di perdite, cioè potenza dissipata in calore, se il campo magnetico cambia nel tempo
+La //figura 4// mostra il comportamento non lineare dei materiali ferromagnetici: oltre una certa soglia si ha la **saturazione**, cioè aumentando il campo magnetico H l'induzione B resta costante ((la permeabilità corrisponde alla pendenza della curva B-H)). La //figura 5// mostra invece il fenomeno dell'isteresi: il legame tra B e H, detto //caratteristica magnetica//, è descritto da tre curve:
+  * una per il materiale completamente smagnetizzato, che parte dall'origine (prima magnetizzazione)
+  * una per H crescente
+  * una per H decrescente((Si noti che per questi materiali è presente un valore di induzione residua B<sub>r</sub> anche quando si annulla il campo magnetico. Questo valore è particolarmente importante se si vuole realizzare un magnete permanente, cioè una calamita (vedi //figura 6//) ))
+Le perdite che si verificano nei materiali ferromagnetici sottoposti a campi variabili nel tempo sono dovute a due diversi fenomeni:
+  * perdite per isteresi, proporzionali all'area racchiusa dal ciclo di isteresi del materiale
+  * perdite per correnti parassite, dovute alla circolazione di correnti indotte dalle variazioni di campo magnetico nel materiale
+Questi fenomeni sono ineliminabili ma possono essere ridotti scegliendo materiali con un ciclo di isteresi "stretto" e utilizzando il materiale sotto forma di lamierini isolati tra loro (vedi //figura 7//)((questa soluzione riduce l'area attraversata dal campo magnetico e aumenta la resistenza diminuendo le correnti parassite)).
+===== 4 Materiali conduttori e superconduttori =====
+I conduttori sono utilizzati per realizzare le parti attive di:
+  * impianti, per il trasporto dell'energia elettrica
+  * apparecchi elettrici, per collegamenti, avvolgimenti e resistori
+  * apparecchi elettronici, per realizzare piste e collegamenti tra componenti
+I materiali conduttori più utilizzati sono:
+  * l'**alluminio**
+    * nel trasporto dell'energia per il suo basso peso
+    * nella gabbia dei motori asincroni
+    * nei condensatori
+  * il **rame**, per tutto il resto, per:
+    * la bassa resistività
+    * il basso costo
+    * la facilità di lavorazione e saldabilità
+Il rame per uso elettrico è ottenuto con tecniche di raffinazione per ottenere un grado di purezza particolarmente elevato. Quello usato nei terminali dei dispositivi elettronici è spesso stagnato per evitare l'ossidazione che ne aumenterebbe la resistenza.
+Tra gli altri metalli vengono usati:
+  * l'argento per ricoprire i contatti di interruttori/relé e in alcuni circuiti integrati
+  * l'oro per ricoprire contatti perché resistente alla corrosione
+  * lo stagno, il palladio, il nichel-cromo nei resistori a film
+  * il tungsteno nei filamenti delle lampadine
+  * il tantalio per i condensatori elettrolitici
+Nei resistori a film si usano anche conduttori non metallici come il carbone e la grafite.
+===== 5 Materiali isolanti =====
+I materiali **isolanti** impediscono il passaggio della corrente isolando tra loro le parti attive. Nelle applicazioni elettriche ed elettroniche sono indispensabili quanto i conduttori. Presentano una resistività elevatissima - ma non nulla, specie quella superficiale - e una serie di caratteristiche che peggiorano nel tempo per l'//invecchiamento// del materiale. Questo è dovuto a sollecitazioni:
+  * elettriche (campo elettrico)
+  * ambientali (esposizione alla luce e agenti chimici)
+  * termiche
+Il risultato è una progressiva degradazione del materiale, anche in condizioni di normale utilizzo((la perdita di isolamento può essere molto rapida in caso di forti sollecitazioni)). La temperatura è un fattore particolarmente importante - una sovratemperatura di soli 5-10°C dimezza la vita di un isolante - per cui gli isolanti vengono classificati in base alla loro //classe di isolamento//, che indica la temperatura massima che l'isolante può sopportare senza danneggiarsi.
+Tra i materiali isolanti ricordiamo:
+  * i **materiali ceramici**, usati negli isolatori, nei condensatori e negli integrati, che oltre ad avere ottime caratteristiche elettriche sono facilmente lavorabili e resistono ad alte temperature e agli agenti atmosferici
+  * gli **oli** sintetici, usati come isolanti e refrigeranti nei trasformatori
+  * le **miche**, di derivazione minerale, usate nei condensatori
+  * le **resine termoplastiche e termoindurenti** (plastica), usate nei condensatori, negli involucri e nei supporti e per l'isolamento dei cavi
+  * gli **elastomeri** (gomma), un altro tipo di materie plastiche con maggiore elasticità
+  * il **vetro**, usato negli isolatori oltre che nei bulbi delle lampadine e nei fusibili
+===== 6 Materiali magnetici =====
+I materiali magnetici presentano una permeabilità magnetica elevata. Alcuni di questi materiali sono //anisotropi//, cioè vanno orientati in una certa direzione per avere un comportamento ottimale. Un'altra distinzione si fa tra materiali:
+  * teneri (o dolci), che hanno un ciclo di isteresi stretta e possono essere magnetizzati e smagnetizzati facilmente
+  * duri, con un ciclo di isteresi più largo, adatti alla realizzazione di magneti permanenti
+I materiali più utilizzati sono:
+  * il ferro e il cobalto, utilizzati puri o in lega per la loro alta permeabilità
+  * il nichel, usato in lega, per le basse perdite per isteresi
+  * l'acciaio con basso tenore di carbonio, per le caratteristiche meccaniche oltre che magnetiche
+  * le leghe ferro-silicio, per le basse perdite per correnti parassite
+  * le ferriti, materiali ceramici a base di ossidi ferrosi usati in alta frequenza, con perdite particolarmente basse
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