Utente:Phaiderikos/Sandbox/Elettronica
L'elettronica (dal greco ἤλεκτρον, elektron, cioè ambra) è l'ambito della scienza e della tecnica concernente l'emissione e la propagazione degli elettroni nel vuoto o nella materia. In quanto scienza, l'elettronica è una branca della fisica, in particolare dell'elettrologia. Nata come branca dell'elettrotecnica è oggi intesa come disciplina a sé, e può essere definita come "tecnica delle correnti deboli e di alta frequenza", differendo dall'elettrotecnica che è, invece, "la tecnica delle correnti forti e di bassa frequenza".[1]
Più precisamente, l'elettronica è l'insieme delle conoscenze e metodologie teoriche e pratiche utilizzate per la progettazione e realizzazione di sistemi e apparati hardware in grado di elaborare grandezze fisiche sotto forma di segnali contenenti informazione, per svariati tipi di applicazioni. Le realizzazioni dell'elettronica sono quindi dei circuiti elettronici di elaborazione costituiti da componenti elettronici, attivi e passivi, collegati a mezzo di fili o tracciati conduttivi, in genere metallici, attraverso cui circolano correnti elettriche. Di tale ambito si occupa l'ingegneria elettronica.
Storia[modifica | modifica wikitesto]
Le prime realizzazioni dell'elettronica sono state i circuiti radio riceventi e trasmittenti. Pionieri furono Guglielmo Marconi e Nikola Tesla, che, tuttavia, si limitarono ad applicare le conoscenze disponibili all'epoca su elettromagnetismo ed elettrotecnica al problema delle comunicazioni senza fili.
La vera innovazione avvenne per opera dell'ingegnere britannico John Ambrose Fleming, dell'University College di Londra, che nel 1904 inventò e brevettò il primo dispositivo elettronico a due terminali, il diodo a vuoto (la prima valvola termoionica)[2]. Il diodo trovò la sua prima applicazione nella trasmissione radio modulata in ampiezza (AM), in cui svolge il ruolo di demodulatore raddrizzando il segnale, che viene poi filtrato per ottenere il segnale trasmesso dall'emittente (per esempio, un suono)[3]. Seguì a breve (1906) il primo componente elettronico a tre elettrodi di Lee De Forest, il triodo a vuoto, che permetteva anche di amplificare un segnale.[4]
Dopo la prima guerra mondiale l'elettronica si sviluppò rapidamente, soprattutto per merito della radio, che in quel periodo era la sua applicazione di punta; nella teoria dei circuiti una pietra miliare fu nel 1927 l'invenzione del primo circuito a reazione, che permetteva di raggiungere con pochi componenti prestazioni nettamente superiori, mentre gli apparecchi radio si facevano sempre più sofisticati passando dai primi semplici schemi circuitali omodina, o sincrodina, a più complessi schemi eterodina e supereterodina, che garantivano una migliore separazione fra le stazioni radio e minor rumorosità.
Una nuova svolta si ebbe dopo la seconda guerra mondiale con l'invenzione del transistor nel 1947, per opera di John Bardeen, Walter Brattain e William Shockley, presso i Bell Laboratories.[5] Il transistor è un componente attivo che può assolvere le stesse funzioni delle valvole termoioniche ad una frazione del costo, dell'ingombro e della potenza necessari alle valvole. Inoltre, più transistor possono essere integrati in dispositivi complessi, i circuiti integrati (inventati nel 1958 da Jack St. Clair Kilby), che possono contenere oggi anche molti milioni di transistor (e altri componenti come resistori, condensatori, diodi ecc) e quindi possono svolgere così funzioni molto complesse con costi e ingombri contenuti.[6]
Grazie a queste innovazioni, l'elettronica ha conosciuto un enorme sviluppo, che a tutt'oggi non è ancora terminato.
Descrizione[modifica | modifica wikitesto]
Secondo alcuni autori (tra cui Jacob Millman), si può definire l'elettronica come lo studio del moto degli elettroni al di fuori dei metalli. Secondo questa definizione, l'elettrotecnica e le applicazioni radio classiche non rientrano nel campo dell'elettronica, che è riservato ai dispositivi a semiconduttore (silicio, germanio, semiconduttori composti), ai tubi a vuoto (valvole) e alla propagazione del campo elettromagnetico in mezzi dielettrici come l'aria o il vetro (fibre ottiche).
L'elettronica e l'elettrotecnica sono due discipline tra loro strettamente legate che si differenziano per il tipo di applicazione: la prima ha come scopo principale l'elaborazione dei segnali elettrici e dell'informazione, la seconda si occupa soprattutto della trasmissione della potenza elettrica nonché della gestione e progettazione delle macchine elettriche.
L'elettronica, assieme all'informatica e alle telecomunicazioni, riassunte sotto la denominazione di Information and Communication Technology (ICT), rappresenta a tutt'oggi uno dei settori economici trainanti della cosiddetta terza rivoluzione industriale.
Metodiche[modifica | modifica wikitesto]
Dal punto di vista teorico l'elettronica adotta sia le leggi dell'elettromagnetismo classico e dell'elettrotecnica sia la meccanica quantistica che è alla base della tecnologia dei semiconduttori. Sono inoltre utilizzati i metodi matematici sviluppati dalla teoria dei sistemi per definire la risposta in frequenza del sistema elettronico e dall'algebra di Boole.
I componenti elettronici attivi, cioè i diodi e i transistor, sono coperti da una trattazione teorica completa ed è possibile prevederne il comportamento in ogni condizione; anche alcune tipologie di circuiti, come gli amplificatori lineari a bassa potenza, gli amplificatori operazionali e gli oscillatori, dispongono di una base di teoria che può in parte guidare il progettista, ma in generale il progetto di un nuovo circuito è un lavoro che deve combinare teoria e creatività.
Ambiti[modifica | modifica wikitesto]
L'elettronica si divide in due grandi settori:
- l'elettronica analogica, si occupa di segnali analogici, cioè che variano nel tempo in modo continuo, e che in linea di principio potrebbero assumere un valore qualsiasi in qualunque istante di tempo dato (per esempio voci, suoni, intensità luminose ecc.): operazioni tipiche compiute su questi segnali sono l'amplificazione, la modulazione, la miscelazione, il filtraggio.
- l'elettronica digitale, che invece tratta dei segnali elettrici che possono assumere soltanto alcuni valori (predeterminati e finiti) "legittimi" di tensione, convenzionalmente due valori utilizzando il sistema binario: "alto" o "basso" che sono associati ai valori logici "vero" e "falso". In questo caso ci si riferisce a segnali binari che in genere vengono sottoposti a operazioni logiche booleane come l'AND, l'OR, il NOT ecc. È proprio questo settore dell'elettronica che ha permesso la nascita e lo sviluppo del moderno calcolatore elettronico.
Altre branche o settori sono:
- l'elettronica industriale
- l'elettronica di potenza
- l'optoelettronica
- l'elettronica ad alta frequenza
- l'elettronica di consumo
- la microelettronica
- l'elettronica per telecomunicazioni
- l'elettronica molecolare
- l'elettronica quantistica
Applicazioni[modifica | modifica wikitesto]
Le applicazioni più comuni dell'elettronica e dei circuiti elettronici sono:
- nelle telecomunicazioni;
- nell'informatica;
- nel controllo di robot e macchine industriali;
- nel controllo di ascensori e impianti automatizzati;
- nella diagnostica e nella clinica medica;
- negli strumenti di misura;
- nella visione artificiale;
- nella conversione dell'energia elettrica;
- negli azionamenti di motori a velocità variabile;
- nei veicoli stradali e ferroviari;
- nella microelettronica.
I componenti elettronici più comuni ed usati sono:
- Resistore
- Condensatore
- Induttore
- dispositivi a semiconduttore:
- valvole termoioniche
- componenti modulari:
Note[modifica | modifica wikitesto]
- ^ Confronta il lemma «elettrotecnica» del vocabolario Treccani.it.
- ^ (EN) U.S. Patent 803 684 (PDF), su jmargolin.com, 7 novembre 1905.
- ^ (EN) The Envelope Detector, su st-andrews.ac.uk.
- ^ (EN) U.S. Patent 879,532 (PDF), su jmargolin.com, 18 febbraio 1908.
- ^ (EN) Road to the Transistor, su jmargolin.com.
- ^ Jaeger, Richard C., Microelettronica, McGraw-Hill, 2017, ISBN 9788838615559, OCLC 1020142339. URL consultato il 10 agosto 2019.
Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]
- Elettronica analogica
- Elettronica digitale
- Elettronica di potenza
- Architettura degli elaboratori
- Elettrotecnica
- Informatica
- Ingegneria elettronica
- Telecomunicazioni
- Avionica
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Collegamenti esterni[modifica | modifica wikitesto]
- Phaiderikos/Sandbox/Elettronica, in Treccani.it – Enciclopedie on line, Roma, Istituto dell'Enciclopedia Italiana.
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