L'ELETTIRONE

[lodovico]

Ciao a tutti,
io come molti altri, per cercare di capire il comportamento del flusso di corrente in un circuito elettrico, o in generale di qualsiasi fenomeno fisico non direttamente osservabile con i miei occhi o percepibile in qualche modo con i miei sensi, devo aiutarmi cercando nella realtà direttamente osservabile o percepibile un sistema che si comporta in maniera analoga.
Penso che questa cosa sia cosa abbastanza comune, visto cercando sul web si trovano centinaia di tentativi di spiegazione di questo tipo.

Spesso si fa appello alla nostra esperienza in fatto di idraulica: differenza di potenziale spiegata con vasche poste a diversa altezza, i fili elettrici sono dei tubi, dove scorre l'acqua che è la corrente, per effetto della diversa pressione che si ha all'interno della conduttura.
Quindi la forza che muove gli elettroni equiparata alla pressione che si ha all'interno della conduttura.

Così, dopo aver pensato di aver trovato il modello che spiega tutto, preso dall'entusiasmo,
vado a cercare di applicarlo ed estenderlo per coprire tutti i casi:
una resistenza? va bene, facile: questa posso pensarla come un tubo piu stretto, oppure un tubo con dentro un filtro che ostacola il cammino dell'acqua, ovvero degli elettroni

e un diodo? ah magari questa potrebbe essere una valvola, che si può aprire solo da un lato
e una batteria? non so, una pompa, oppure un recipiente diviso a metà, dove da una parte c'è un liquido in pressione e dall'altra di meno, e la differenza è appunto la differenza di potenziale.

Il problema è che mi capita di affezionarmi troppo a un certo modello, tanto che se trovo un comportamento che non è facilmente spiegabile da questo, devo aggiustarlo aggiungendo delle proprietà al mio sistema.
Devo aggiungere curve, secchielli, salti d'acqua, spugne , pentole a pressione e altre cose di questo tipo


Vi faccio un esempio:
l'ultima volta mi ero affezionato al modello batteria fatta da due parti, una piu in pressione dell'altra ovvero una piu piena di elettroni dell'altra.
e fin qui tutto bene, finche mi è capitato di pensare a due batterie cosifatte, e di metterle in serie.
a questo punto il modello mi diceva che gli elettroni sarebbero passati da una batteria all'altra, in modo da bilanciare le pressioni.
ma sapevo che così non era( lo potevo verificare anche con il multimetro ) ed ecco a quel punto il modello crolla,
se non aggiungo un'altra caratteristica, un'altra proprietà del mio modello-batteria che giustifichi il comportamento.

Oppure nulla, devo cambiare completamente il mio modello: ed ecco che, frugando nelle esperienze dirette, la mia batteria è diventata un elastico:
l'elastico quando è carico, tira gli elettroni, e se collego insieme due elastici carichi, rimangono carichi, e le loro forze si sommano
Ah ecco si, questo spiega la differenza di potenziale di due batterie in serie, che si somma
Ma ora aspetta, cosa succede se li metto in parallelo? a me risulta che la differenza di potenziale sia la stessa, ma se metto due elastici in parallelo, la loro forza si somma lo stesso.

Anche questo allora non va bene.

Disperato, ecco un ultimo tentativo di spiegare che in un caso (serie) le forze si sommano e nell'altro (parallelo) no:
all'interno della batteria carica, ci sono gli elettroni si dedicano al tiro alla fune :) , e potrei battezzarli ELETTIRONI
quando in serie, gli elettironi di una fune della prima batteria si attaccano agli elettironi di una fune della seconda batteria
quando in parallelo, gli elettironi non si attaccano e quindi la forza non si somma :)

Vengo al punto (finalmente!!!), perché vi ho scritto tutto questo:

Sono curioso del fatto di come generamente viene affrontato questo argomento.
In particolare se gli esperti e i piu preparati, pensano a queste cose utilizzando dei modelli (che nel loro caso saranno giunti ad un livello di perfezione),
o se semplicemente applicano le formule, senza preoccuparsi di riuscire a 'visualizzare' le cose in questo modo.

Forse dovrei fare una ricerca, per capire se i migliori laureati in ingegneria elettronica abbiano frequentato corsi da subacqueo o corsi di kayak, ma mi viene il sospetto che questo non sia vero :)

Anche perché conosco personalmente, e dalla prima infanzia, docenti universitari di elettronica, che non sanno neanche nuotare.
E, tra l'altro, che non hanno mai spelato un filo, e neppure usato mai un saldatore...

Forse questa esigenza di avere un modello per visualizzare le cose è un'esigenza di chi passa al lato pratico,
per avere delle sicurezze e per capire meglio quello che sta facendo...

Non so, voi cosa dite?

[TardoFreak]

Io dico che queste cose le ho capite in terza superiore studiando elettrotecnica e facendo parecchi esercizi.
Alla fine tutto diventa chiaro da se.

[admin]

Il fascino dell'analogia è innegabile ed io, un tempo, pensavo addirittura potessero essere giustificate dal concetto di energia. Ma non ho mai avuto (né ho tantomeno ora) le capacità per approfondire. Posso solo dire che a volte sono utili, altre invece possono essere fuorvianti.

[lodovico]

Grazie mille admin,
veramente interessante l'articolo.
Il mio problema è che se non riesco a trovare l'analogia, in genere penso di 'non aver capito' a fondo come funziona la cosa
o meglio, per capire bene devo immaginarla in qualche modo
Devo dire che talvolta la difficoltà di trovare un modello adatto nasce anche dalla scarsa conoscenza, e in questo devo dar ragione ad [user]HattoriHanzo[/user], magari potrei evitare di usare troppo la fantasia se conoscessi meglio questo campo e lo avessi studiato a fondo...
Invece la mia conoscenza deriva :
- dal gioco kit 'piccolo elettronico' (o qualcosa di simile) regalatomi svariati anni fa
- da ELECTROYOU (e per questo vi ringrazio)
- da maldestri tentativi di guardare dentro le cose per capire come funzionavano e tentare di ripararle
ah, per ultimo metterei qualche mese di studio per l'esame di fisica 2 del corso di laurea di scienze dell'informazione...tutto molto teorico... questo è servito piu che altro per confondermi le idee

[TardoFreak]

Vediamo se riesco a fare un'analogia.
Immagina che il circuito sia un impianto idraulico dove il generatore non è una pompa ma un serbatoio ad una certa altezza. Più è alto il serbatoio, più elevata sarà la pressione.
L' altezza del serbatoio è la tensione.
La quantità di acqua è la carica.
La quantità di acqua al secondo è la corrente.
Mettere due batterie identiche in serie significa porre il serbatoio ad un'altezza doppia.

Se può servire ...

[lodovico]

Grazie [user]HattoriHanzo[/user],
si, questa analogia l'avevo trovata anche cercando sul web
Però se una batteria è un serbatoio, due batterie sono due serbatoi che comunicano, e il secondo lo metto ad un altezza dal primo corrispondente alla sua 'differenza di potenziale'.
Si, forse anche così la pressione si somma, mi pare ... poi il bello è che man mano che si svuota quello in alto, scende sia la 'carica' che la differenza di potenziale e anche qui mi pare che ci siamo
Però non so: se metto due batterie in serie, si scarica prima una e poi l'altra o si scaricano insieme?
in questo modello si scarica prima una e poi l'altra...

E adesso spiegami questo:
la batteria ha il + e il -, se non collego + e - non c'è passaggio di corrente
In termini di serbatoi, cosè il + e cos'è il - ?

E perché se collego il + di una batteria con il suo - , la batteria si scarica,
ma se collego il + di una batteria con il - di un'altra, la batteria non si scarica e non passa corrente tra le due? (sempre in termini di serbatoi)

[cronos80]

la batteria ha il + e il -, se non collego + e - non c'è passaggio di corrente
In termini di serbatoi, cosè il + e cos'è il - ?

Il + è la pressione "nominale" del serbatoio, mentre, il - è la pressione di riferimento, l'atmosferica se il sistema è aperto.

lodovico stai cominciando a fare i conti con i modelli ed i loro limiti. Esiste una realtà, di questa realtà l'elettrotecnica cerca di capire un aspetto utilizzando un modello (le leggi dell'elettrotecnica appunto), tu che cerchi di capire l'elettrotecnica usi un modello (idraulico) per descriverla.
Come vedi si tratta sempre e solo di modelli veri fino ad un certo punto ed in determinate condizioni. Questo per dire che la tua analogia con l'elastico è un modello che funziona nei limiti che hai già trovato.

[lodovico]

Grazie cronos80,
Si ,da quanto ho capito, tutti i modelli hanno i loro limiti,
e, tra questi, il modello fatto di regole, di numeri e di formule risulta essere il piu sintetico e flessibile.
Ma visto che io non mi sento una formula (probabilmente perche' i pochi elettroni che girano per il mio
cervello si rifiutano di essere considerati tali) mi sento piu sicuro se nei miei 'calcoli' riesco a trovare qualche corrispondenza tra il microcosmo elettronico e la realta' vissuta ed osservata direttamente.

Poi, purtroppo, e non so se sia un bene o un male, anche io, inevitabilmente, utilizzo marchingegni , come la tv o il navigatore, frutto dei calcoli fatti da altri, basati non so su quali modelli
E mi adatto a pensare come gli altri che la prova dell'esistenza delle onde gravitazionali sia un fatto positivo perché rientrano nei modelli inventati da un tale, così generali da farci stare dentro tutto, compreso lo spazio e il tempo :)

Ma non voglio divagare con questi discorsi,
per il momento mi accontenterei di capire perché se metto due batterie in serie,
non c'è passaggio di corrente (intesa come flusso di elettroni) tra il + della prima e il - della seconda.
E mi accontento di una spiegazione, che ammette, ahimè, l'esistenza del modello dell'elettrone,
pensato come entità microscopica caricata negativamente che si muove negli strati conduttivi della materia , che mi pare sia il modello che va per la maggiore in questo forum e da molte altre parti

[IsidoroKZ]

Prova a dare un'occhiata a questo articolo di mir.

I modelli idraulici non mi piacciono molto, fanno quello che possono e neanche tanto bene. Comunque nei modelli idraulici devi immaginare i tubi sempre pieni di acqua e i percorsi sempre chiusi.

A questo punto puoi modellare una batteria come una pompa (centrifuga forse va meglio) che fornisce un aumento di pressione fra il tubo di arrivo e quello di mandata.

Una batteria da sola e` una pompa in rotazione, con i tubi di arrivo e mandata tappati, e tutto pieno di acqua. Non c'e` circolazione di acqua e la pompa, a parte gli attriti, non consuma potenza e non eroga potenza.

Se hai due batterie isolate, hai due pompe nella stessa condizione. Se ora colleghi la mandata di una pompa all'arrivo dell'altra, sempre tenendo tappati l'arrivo della prima e la mandata della seconda, continui ad avere nessun passaggio di acqua, neanche quando le colleghi, ma la pressione all'uscita della seconda sara` data dalla pressione all'ingresso della prima piu` la somma degli aumenti di pressione delle due pompe.

Ora vado a vergognarmi in un angolo per aver detto queste cose, e fra 10 minuti il messaggio si autodistruggera` e inondera` il tuo computer di acqua

Da notare che bisogna pensare a una pompa ideale, che da` una differenza di pressione indipendentemente dalla portata. E questo e` uno dei tanti motivi per cui non mi piacciono troppo le analogie idrauliche.

[Stokes]

per il momento mi accontenterei di capire perché se metto due batterie in serie,
non c'è passaggio di corrente (intesa come flusso di elettroni) tra il + della prima e il - della seconda.

Fai un disegno!
Io lascerei perdere queste analogie che come ha detto Admin sono più che altro fuorvianti. Per capire queste cose bisogna solo studiare elettromagnetismo di base, e se ho capito bene tu lo hai già fatto. Ripassa (o ristudia) l'elettrostatica e le equazioni di Maxwell, lascia perdere i tubi