9 L’ELETTRONICA

L’elettronica è la scienza che ha fatto fare passi da gigante alle comunicazioni e ha permesso di migliorare enormemente la gestione e l’elaborazione delle informazioni.

9. 1 CHE COS’È L’ELETTRONICA?

Nei paragrafi precedenti abbiamo visto le applicazioni pratiche dell’energia e della potenza elettrica: abbiamo cioè studiato l’elettrotècnica, la scienza che si occupa del funzionamento delle macchine elettriche.

Da un ramo dell’elettrotecnica è nata l’elettronica, la scienza che studia il movimento degli elettroni attraverso il vuoto, i gas e i materiali solidi.

Lo studio di questi fenomeni ha reso possibile progettare, in base ai percorsi seguiti dalle cariche elettriche, i circuiti che si utilizzano nei computer, nelle macchine elettriche, nei telefoni, nei televisori e in tante altre apparecchiature.

Quindi possiamo dire che:

-    l’elettrotecnica studia come produrre e utilizzare l’energia elettrica;

-    l’elettronica studia come elaborare e trasmettere segnali e informazioni, sfruttando il movimento delle cariche elettriche.


9. 2 PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO DEGLI APPARECCHI ELETTRONICI

Moltissimi oggetti o apparecchi di uso comune che maneggiamo ogni giorno contengono parti elettroniche: il telefonino, il lettore DVD, la radio, il televisore, ma anche gli elettrodomestici o i cancelli e le porte con apertura telecomandata. Quante volte ci siamo chiesti come funzionano questi dispositivi? Per esempio, il televisore cattura tramite l’antenna, posta sul tetto di casa, le onde elettromagnetiche originate dalla stazione di partenza della trasmissione; trasforma le onde in segnali elettrici che vengono amplificati e diventano suoni e immagini grazie ad appositi circuiti. Così tutti gli altri apparecchi elettronici ricevono ed elaborano i segnali ricevuti. Un fatto, che molti di noi hanno probabilmente già notato, è che un televisore consuma meno energia di quella necessaria a far funzionare un lampadario. Dispositivi molto complessi come quelli elettronici, paragonati a quelli elettrici, consumano molta meno energia, ovvero compiono il loro lavoro sfruttando deboli correnti elettriche.

9. 3 I COMPONENTI ELETTRONICI

Il primo vero passaggio dall’elettrotecnica all’elettronica avvenne nel 1904, quando l’ingegnere inglese John Ambrose Fleming (18491945) inventò la valvola termoionica, il primo componente elettronico attivo in grado di controllare il flusso di elettroni che passa tra anodo e catodo.

Un componente elettronico:

-    è attivo quando è in grado di modificare un segnale elettrico in arrivo;

-    è passivo quando non può farlo.

Questa invenzione favorì l’evoluzione di molte scienze (per esempio, si passa dalla radiotelegrafia alla radiofonica) perché le valvole, aumentando l’amplificazione, cioè l’intensità e la potenza dei segnali elettrici, permettono di trasmettere voci e suoni, non solo impulsi telegrafici ►FIG. 32.

La seconda grande svolta nel campo dell’elettronica si ebbe nel secondo dopoguerra con l’invenzione del transistor FIG. 33, un componente attivo molto più piccolo, che riesce a svolgere le stesse funzioni delle valvole utilizzando pochissima potenza.

Ciò permise di ridurre il volume degli apparecchi: le radio, per esempio, da grosse scatole piene di valvole divennero portatili e, in seguito, sempre più piccole.

L’ultima grande rivoluzione, ancora in corso, è il microprocessore FIG. 34, chiamato anche chip o circuito integrato, che è un circuito formato da componenti elettronici miniaturizzati, cioè con dimensioni molto ridotte. Il microprocessore è:

-    è stampato su un unico pezzetto di un materiale semiconduttore, il silicio;

-    contiene numerosissimi componenti utili a svolgere funzioni molto complesse con un ingombro e un costo molto contenuti.


SILICIO E GRAFENE - per saperne di PIÙ!

Il silicio è il materiale di base per realizzare i microprocessori che sono infatti composti su una sottile lamina di silicio. Il silicio è stato scelto perché disponibile in abbondanza. Tuttavia, gli scienziati di origine russa Geim e Novoselov hanno vinto nel 2010 il premio Nobel per aver ricavato un nuovo materiale dalla grafite, chiamato grafene. Il grafene è un reticolo di esagoni di carbonio, che conducono più velocemente l’elettricità di un qualsiasi altro materiale; inoltre è flessibile, trasparente, resistentissimo. Si prevede di poter realizzare con il grafene circuiti sempre più piccoli e più veloci, ma si stanno cercando anche altre applicazioni del materiale.


TECNOLOGIA, AMBIENTE & SOCIETÀ

CHE COS’È L’ELETTROSMOG?

Elettrosmog è il modo più breve per definire l’inquinamento causato dai campi elettromagnetici.

Abbiamo visto che il campo è l’effetto di una corrente elettrica, al cui interno è possibile distinguere la parte elettrica da quella magnetica: la parte elettrica è costituita dalla corrente che passa all’interno dei cavi, mentre la parte magnetica è il campo generato dal passaggio della corrente.

Nei telefonini, nei ripetitori TV, per esempio, la parte del campo più importante è quella elettrica, che si può limitare con uno schermo metallico.

Negli elettrodotti e negli elettrodomestici la parte più rilevante è quella magnetica, che non è possibile schermare perché passa attraverso i muri e i metalli.

Gli studi scientifici sull’esposizione a intensità elevate di un campo elettromagnetico, dimostrano che, a breve termine, nell’uomo si può generare un effetto termico, un riscaldamento del corpo che costituisce un pericolo per la salute.

Per quanto riguarda l’esposizione prolungata, negli ultimi vent’anni, gli scienziati hanno messo in evidenza gli effetti negativi sulla salute delle antenne della telefonia cellulare: è stato rilevato l’aumento di disturbi cardìaci, riproduttivi, neurològici, tumorali.

Come si può ridurre l’inquinamento elettromagnetico?

Poiché i danni sulla salute umana provengono sia dalla vicinanza alle fonti di inquinamento, sia dalla durata dell’esposizione, le soluzioni migliori sono sempre le più ovvie.

►    Antenne. Il campo elettromagnetico si riduce in modo sensibile a circa 500 metri di distanza: ciò suggerisce un posizionamento in luoghi che non interferiscono con le attività umane (abitare, lavorare) e anche l’installazione di antenne meno potenti, che coprano un’area più piccola.

►    Apparecchi elettrici. Vale la regola del metro di distanza; infatti conviene:

-    tenere la radiosveglia o la segreteria telefonica ad almeno un metro di distanza dal letto;

-    insegnare ai bimbi a stare almeno a un metro di distanza dallo schermo televisivo o dei videogiochi;

-    usare il phon lontano dalla testa;

-    tenere lontani i bimbi da forni elettrici e termosifoni portatili;

-    non mettere il letto contro una parete dove c’è un quadro elettrico;

-    spegnere sempre gli apparecchi elettronici al termine dell’uso;

-    non lavorare con il computer portatile appoggiato sulle gambe;

-    limitare il più possibile l’uso delle cuffie per ascoltare la musica.

ELETTRODOTTI Sistemi di trasporto dell'energia elettrica. Possono essere aerei (i cavi dell'alta tensione portati dai tralicci) o sotterranei.

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