Va beh, lo so avevo promesso niente teoria, per la verità a me piace più della pratica, mi piace capire come e perchè funzionino le cose, ma in genere quando si sente la parola teoria si pensa a noiosissime lezioni scolastiche. Facciamo così: io la scrivo perché un po' serve. Se sarà noiosa date pure la colpa a me e non all'argomento perché io lo trovo affascinante, alla fine metterò le formule che servono (sono pochissime, una sostanzialmente e su internet ci sono delle pagine che fanno i calcoli per noi), potete anche non leggere.

Una piccola premessa storica

L'elettricità nasce da un comportamento della materia. Due metalli diversi messi a contatto possono cedere o acquisire elettroni che fluiscono da quello che ne ha di più a quello che ne ha di meno, si crea così una corrente (astenersi dai commenti chimici, fisici e professori, perdonatemi e basta). Il fatto che i due materiali in contatto abbiano un eccesso o un debito di elettroni crea una “differenza di potenziale” e si ottiene un passaggio di corrente. Se ne accorse un italiano nel '700. Si chiamava Galvani stava dissezionando una rana (aveva in mano una pinzetta ed un bisturi, usava la pinzetta per “aprire” la pancia della rana ed il bisturi per tagliare) e vide con sua sorpresa che le gambe della rana si muovevano. Da questa idea trae origine anche il romanzo Frankenstein, ovvero l'idea che la vita abbia a che fare con l'elettricità, ma sto divagando. Come che sia Galvani ebbe uno scontro con un altro italiano: Alessandro Volta. Il motivo del dissidio qui non interessa, ma è affascinante. In ogni caso, sviluppando le idee di Galvani, Volta inventò la sua pila. Una serie di dischi di zinco e rame, divisi da feltro imbevuto di acqua salata o acido solforico, produceva elettricità. Era nata la prima batteria che produceva corrente continua. Da allora gli studi sull'elettricità sono proseguiti e così si sono sviluppati gli studi su come usarla.

Comunque l'elettricità è segnata da tre dimensioni: la “differenza di potenziale”, la corrente e la resistenza del mezzo attraverso cui passa la corrente. Infatti se tra i due materiali mettiamo del legno non accade nulla, perché il legno si oppone al passaggio della corrente, mentre l'acqua, o l'acido, facilita il passaggio.

La “differenza di potenziale elettrico” viene comunemente chiamata Tensione e si misura in Volt (V)

La corrente o Intensità di corrente si misura in Ampere (A)

La resistenza si misura in Ohm (Ώ)

Con quello che ho scritto non affronterete un' interrogazione di fisica, la lettura delle pagine di wikipedia o di un manuale potrebbe essere utile, ma per lavorare con Arduino è quasi tutto quello che dobbiamo sapere.

Naturalmente le tre “dimensioni” dell'elettricità sono collegate tra loro. Di speigare il collegamento si è occupato Ohm.

Egli osservo che c'è un rapporto tra la tensione e la corrente e che questo rapporto è caratterizzato dal tipo di “mezzo di trasmissione”, ovvero che

R=V/I

da cui le inverse

V=R*I

I=V/R

C'è un'altra dimensione, quando una corrente passa attraverso un mezzo “cede” parte della sua energia cinetica che si trasforma in calore (effetto joule). Calcolare il riscaldamento è semplice utilizzando la legge di Ohm, così:

Quanto detto vale per la corrente continua (DC), quella fornita da pile, si può applicare anche per la corrente alternata (AC), ma ad esempio la legge di Ohm avrebbe questa forma

dove e sono le ampiezze, è la pulsazione e  la fase.

E questo è uno dei motivi per cui non userò, nei miei esperimenti, la corrente alternata, l'altro è che la corrente alternata disponibile in casa è a 220 V con qualche ampere di corrente ed è sconsigliabile metterci le mani. Vedremo che è possibile utilizzare la “corrente alternata” anche usando “corrente continua” per “pilotarla”.

Il primo uso tecnologico, ovvero per costruire meccanismi, dell'elettricità è stato quello della corrente continua ad opera di Edison, l'inventore della lampadina, poi Tesla usò la corrente alternata e scoppio uno scontro scientifico, tecnico ed economico durissimo con effetti anche spettacolari. Si narra che Edison per mostrare i pericoli dell'uso della corrente alternata abbia ucciso pubblicamente un elefante e Tesla, che utilizzava anche gli studi di un italiano Galileo Ferraris, abbia risposto facendosi attraversare da correnti altissime producendo spettacolari “fulmini”. Come che sia ha vinto la corrente alternata, sostanzialmente perché si può trasportare per lunghe distanze, ed è quella che usiamo nelle nostre case. Ma sto ancora divagando. Vi lascio con un riepilogo delle formule che useremo, vi consiglio di costruire un foglio elettronico o scaricare delle app che fanno questi semplici calcoli e vi lascio dei link a wikipedia per approfondimenti e “correzioni” delle mie semplificazioni.

Formule

R=V/I

V=R*I

I=V/R

Link

Luigi Galvani

https://it.wikipedia.org/wiki/Luigi_Galvani

Alessandro Volta

https://it.wikipedia.org/wiki/Alessandro_Volta

Pila o batteria

https://it.wikipedia.org/wiki/Pila_(elettrotecnica)

Thomas Edison

https://it.wikipedia.org/wiki/Thomas_Edison

Nikola Tesla

https://it.wikipedia.org/wiki/Nikola_Tesla

Galileo Ferraris

https://it.wikipedia.org/wiki/Galileo_Ferraris

Legge di Ohm

https://it.wikipedia.org/wiki/Legge_di_Ohm

Scontro Edison-Tesla (questo ve lo raccomando)

https://it.wikipedia.org/wiki/Guerra_delle_correnti

L'assassinio dell'elefante

https://www.youtube.com/watch?v=VD0Q5FeF_wU

Scene tratte dal film "The prestige"

https://www.youtube.com/watch?v=LM22foTuI7s

Un docu-film su Tesla

https://www.youtube.com/watch?v=-FB6Abk7qGk

un ricordo di Galileo Ferraris

https://www.youtube.com/watch?v=irvuQFMdNi0

un vecchio, ma affascinante, documentario sulla corrente alternata (in inglese)

https://www.youtube.com/watch?v=LisefA_YuVg