Appunti di Tecnologie e Progettazione - classe terza

Strumenti Utente

Strumenti Sito

Traccia:
unita_1_2

Differenze

Queste sono le differenze tra la revisione selezionata e la versione attuale della pagina.

Link a questa pagina di confronto

Entrambe le parti precedenti la revisioneRevisione precedente
Prossima revisione		Revisione precedente
unita_1_2 [2015/11/29 19:03] – adminunita_1_2 [2020/07/03 15:59] (versione attuale) – modifica esterna 127.0.0.1
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 **Premessa:** gli argomenti, trattati in maniera approfondita nel libro di testo, saranno sol accennati
Linea 14: Linea 14:
 La resistività dipende dalla temperatura attraverso il **coefficiente di temperatura α**, espresso in [°C<sup>-1</sup>]. 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)). 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)).
Linea 20: Linea 20:
 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: 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). 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).
Linea 30: Linea 30:
 Le grandezze principali del magnetismo sono legate tra loro dalla relazione: Le grandezze principali del magnetismo sono legate tra loro dalla relazione:
  
-$$B = mu H$$+`B = mu H`
  
 dove: dove:
Linea 39: Linea 39:
 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: 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:
  
-$$mu_r = mu/ mu_0$$+`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: dove μ<sub>0</sub> è la permeabilità del vuoto. In base al valore di μ<sub>r</sub> si distingue tra:
Linea 60: Linea 60:
  
 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)). 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
  
 ===== Navigazione ===== ===== Navigazione =====
  
 Torna all'[[start#indice|indice]]. Torna all'[[start#indice|indice]].
unita_1_2.1448823812.txt.gz · Ultima modifica: 2020/07/03 15:59 (modifica esterna)