conduttori elettrici

conduttori elettrici

Corpi nei quali può passare corrente elettrica

Conduttori e isolanti si distinguono per la capacità di lasciarsi attraversare dalla corrente elettrica. Questa proprietà dipende dalla loro struttura: nei metalli sono gli elettroni a trasportare la corrente, mentre nelle soluzioni il compito spetta anche agli ioni. Considerando le diverse caratteristiche dei fenomeni di conduzione, si scelgono i materiali da impiegare nelle applicazioni elettriche

Conduttori e isolanti

Quando agli estremi di un conduttore, come accade nei metalli, si applica una tensione elettrica (circuito elettrico), vi è un passaggio di corrente perché gli elettroni (atomo) sono liberi di muoversi. Invece negli isolanti, come vetro, gomma o materie plastiche, gli elettroni si spostano difficilmente perché sono fortemente legati agli atomi. Per questo motivo i conduttori dei cavi elettrici sono realizzati in metallo (generalmente rame), mentre il rivestimento isolante è di plastica, che non fa sfuggire le cariche elettriche.

Non tutti i conduttori trasportano l'elettricità altrettanto bene: il ferro, per esempio, conduce sei volte meno bene dell'argento, che è il miglior conduttore che vi sia (ma non è usato nei cavi elettrici perché troppo costoso). Allo stesso modo non tutti gli isolanti sono ugualmente efficaci: la porcellana e il teflon, per esempio, isolano molto meglio del cartone o del legno.

Conduttori liquidi e gassosi

E i liquidi? Molti di essi, come l'olio o la benzina, sono ottimi isolanti. L'acqua pura è un isolante, ma se contiene disciolti, per esempio, sali o acidi diventa un conduttore, tanto migliore quanto maggiore è la quantità di queste sostanze. Ecco perché tanti incidenti provocati dall'elettricità avvengono in bagno: la caduta accidentale nell'acqua di un apparecchio collegato alla rete provoca il passaggio di una corrente pericolosa attraverso il liquido e il corpo del malcapitato.

Una differenza importante fra i metalli e le soluzioni acquose conduttrici è che in queste ultime alcuni atomi non sono più neutri, ma hanno acquistato carica elettrica positiva o negativa (sono diventati ioni) e dunque contribuiscono alla corrente elettrica. In queste soluzioni il passaggio di una corrente non significa soltanto trasporto di cariche elettriche, ma anche spostamento di materia (elettrolisi).

I gas, infine, in condizioni normali sono ottimi isolanti, ma a volte presentano una certa conducibilità, come dimostrano i fulmini, scariche elettriche che attraversano l'aria.

Superconduttori e semiconduttori

Certe sostanze, fra le quali alcuni metalli, quando sono portate a temperature molto basse diventano superconduttori, cioè conduttori perfetti. La loro resistenza elettrica assume valori piccolissimi, tanto da non risultare nemmeno misurabile. Si prevede di impiegare i superconduttori in varie applicazioni pratiche, per esempio per evitare le dispersioni di energia durante il trasporto della corrente elettrica.

Alcuni elementi chimici, come il germanio e il silicio, che presentano proprietà intermedie fra i conduttori e gli isolanti, sono chiamati semiconduttori (elettronica). In queste sostanze il passaggio della corrente elettrica si descrive considerando, oltre agli elettroni, dotati di carica negativa, anche le cosiddette lacune (elettroni mancanti), che possiedono carica positiva. I semiconduttori sono impiegati per fabbricare i transistor e i circuiti integrati usati in elettronica, fra cui i microchip dei calcolatori e dei telefoni cellulari.

La resistenza elettrica

In generale, la resistenza R (resistenza elettrica) che un corpo conduttore offre al passaggio della corrente elettrica è misurata dal rapporto fra la tensione elettrica V ai suoi estremi e l'intensità della corrente I che vi scorre. La resistenza dipende sia dal materiale di cui è fatto il conduttore sia dalla sua forma. Un conduttore lungo e sottile offre maggior resistenza di uno, corto e spesso, fatto dello stesso materiale, proprio come avviene per il traffico delle auto, che scorre più agevolmente in una strada breve e larga che in una lunga e stretta.