Elementi di Elettronica 1

Elettroni in movimento nei metalli

Nei metalli gli atomi che costituiscono il materiale sono disposti nello spazio secondo una struttura ordinata, se immaginiamo una griglia possiamo pensare che gli atomi occupino i nodi del reticolo.

Nei metalli gli atomi sono disposti in maniera ordinata. Sulla sinistra, gli elettroni esterni sono liberi di muoversi; sulla destra, sotto l'azione di un campo elettrico gli elettroni iniziano a muoversi in maniera ordinata.

Inoltre gli elettroni esterni di ciascun atomo sono liberi di muoversi nello spazio intorno all’atomo: il moto è di fatto un moto con direzione casuale ma, in certe condizioni, gli atomi possono iniziare a muoversi in maniera ordinata all’interno del materiale, seguendo tutti la stessa direzione e lo stesso verso di movimento.

Silice e vetro

La silice è un composto del silicio con formula chimica SiO₂.
In natura si trova comunemente in forma cristallina come nel minerale del quarzo, che costituisce più del 10% della crosta terrestre, ed è presente in molti organismi viventi.

Sulla sinistra un cristallo di quarzo, sulla destra un frammento di ossidiana.

La silice inoltre è il maggior costituente della sabbia (sabbia silicea) e il costituente principale di diverse rocce, ad esempio la quarzite (roccia metamorfica che deriva dalla trasformazione delle quarzo-areniti) oppure l’ossidiana, un vetro vulcanico che si forma per il rapido raffreddamento di un magma.

Ambiente, natura, ecologia

L’ambiente è tutto ciò che ci circonda e ci comprende.

Può essere costituito da esseri viventi o non-viventi e include le forze fisiche, chimiche e le altre forze naturali.

The Great Spirit made the flowers,
the streams, the pines,
the cedars – takes care of them…
He takes care of me, waters me,
feeds me, makes me live with plants
and animals as one of them…
All of nature is in us,
all of us is in nature.

Ceramica

La ceramica è un materiale che si ricava dall’argilla; il termine ceramica deriva infatti dal greco kéramos, che vuol dire argilla, terra da vasaio.

Il termine argilla indica un sedimento non litificato – che non è una roccia – estremamente fine (le dimensioni dei granelli sono inferiori a 2μm di diametro) costituito principalmente da alluminosilicati.
In generale le argille si formano in ambienti a ridotta energia idrodinamica, infatti i sedimenti che le compongono sono facilmente trasportati in sospensione anche da leggerissime correnti; alcuni ambienti tipici di formazione sono: laghi, fondali oceanici, lagune.
L’argilla è malleabile quando idratata e può quindi essere facilmente lavorata con le mani. Quando è asciutta diventa rigida, e quando è sottoposta a un intenso riscaldamento subisce una trasformazione irreversibile, diventando permanentemente solida e compatta.

Partiamo dal computer

Che cosa è un computer? Un computer è una macchina programmabile capace di eseguire un insieme di operazioni aritmetiche e logiche in maniera automatica.

Pensiamo adesso a una calcolatrice e domandiamoci se questa è un computer: la risposta è negativa, infatti la calcolatrice esegue in automatico una serie di compiti ma non può essere istruita a svolgerne di nuovi; non è questo il caso di uno smartphone per cui si possono creare nuove app e neppure quello di uno smartwatch o di un frigorifero intelligente (AI-based) che con un po’ di abilità possono essere riprogrammati per svolgere nuovi compiti.

Algoritmo

Un algoritmo è un procedimento che risolve un determinato problema attraverso un numero finito di passi elementari.
Un esempio di algoritmo è la ricetta per fare una torta.

Che cosa è un programma?

Un programma è un insieme di istruzioni che un computer è in grado di comprendere e eseguire.
Un programma traduce un algoritmo in un linguaggio comprensibile da un computer e deve essere scritto in un linguaggio di programmazione attraverso la scrittura del codice sorgente.
Come esistono diverse lingue attraverso cui le persone possono esprimersi, così esistono molti linguaggi di programmazione, per es.

I metalli

Il termine metallo deriva dal greco métallon che significa miniera e indica un materiale che, una volta estratto e levigato, oppure da fratturato, mostra una superficie lucida e riflettente e ha buone caratteristiche di conducibilità elettrica e termica.

In generale i metalli si trovano allo stato solido a temperatura ambiente e hanno densità elevate, il ferro per esempio ha densità 7.9 g/cm³ e il rame 8.9 g/cm³, ma ci sono anche metalli che hanno densità inferiore all’acqua, per es. il litio con densità 0.534 g/cm³.
I metalli comprendono il 25% degli elementi presenti nella crosta terrestre e rappresentano i tre quarti degli elementi presenti nella Tavola periodica degli elementi.

Leganti

Per leganti si intendono quelle materie che servono a tenere uniti e aderenti i materiali come le pietre ed i laterizi.
I leganti impiegati nel settore delle costruzioni (gesso, calce aerea, calci
idrauliche, cemento Portland) sono costituiti da polveri finissime ottenute da processi di cottura e macinazione di rocce e terre naturali e consentono la preparazione di malte.

Una malta è un composto di tipo fluido con la caratteristica di essere in grado di unire tenacemente i materiali una volta che il composto sia passato allo stato solido.
La presenza di un materiale inerte, in genere sabbia, è importante perché dona al composto finale porosità e lo rende permeabile all’aria, inoltre l’inerte non è soggetto - a differenza del legante - a ritiro volumetrico nella fase di maturazione.

Microcontrollori – MCU MicroController Unit

Un micro-controllore (MCU MicroController Unit) è un piccolo computer che risiede in un singolo circuito integrato.

Un microcontrollore può essere inserito all’interno di un dispositivo oppure essere integrato in una scheda di prototipazione insieme a altri componenti e a delle periferiche di input/output programmabili: questo è il caso della piattaforma Arduino.

Analogie e differenze tra microcontrollori e computer

Che vuol dire che un microcontrollore è un piccolo computer?
E’ piccolo perché ha dimensioni ridotte e perché, rispetto a un computer, ha una minore capacità di calcolo.
Un computer è un dispositivo che permette di utilizzare contemporaneamente diverse applicazioni e può essere programmato per svolgere funzioni diverse; un microcontrollore di solito viene utilizzato per realizzare un dispositivo hardware programmato per svolgere un compito specifico, per esempio:

Le materie plastiche sono una famiglia di materiali organici di sintesi, prodotti dall’industria chimica a partire da risorse naturali quali petrolio e metano, che possono essere plasmati (per esempio ammorbidendoli con il calore) per creare oggetti.
La plastica costituisce solo il 6% circa dei prodotti derivati del petrolio, mentre la maggior parte sono combustibili che vengono bruciati per ricavare energia.
Le materie plastiche possono anche essere ricreate a partire dal riciclaggio di materie plastiche pre-esistenti.