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corrente-elettrica-tensione-differenza …
LA CORRENTE NEI SOLIDI, LIQUIDI E GAS
LA CORRENTE ELETTRICA NEI METALLI
Nei metalli gli atomi sono strettamente legati fra loro in una struttura regolare chiamata
reticolo cristallino
. Gli atomi del reticolo sono per lo più ioni positivi, ovvero atomi privi di un elettrone.
Questi elettroni sono liberi di muoversi nel reticolo perciò vengono chiamati
elettroni di conduzione
Quando viene collegato a un filo metallico un generatore di tensione, all'interno del filo si crea un campo elettrico che spinge gli elettroni verso il polo positivo. Questo movimento ordinato degli elettroni provoca una
corrente elettrica
[ corrente elettrica nei metalli] (
https://youtu.be/6IiCRO9D7Nw
)
Per tutti i corpi solidi vale la
seconda legge di Ohm
: la resistenza R di un filo conduttore è direttamente proporzionale alla sua area trasversale A. La costante di proporzionalità si chiama
resistività
e assume un valore diverso a seconda del materiale. Nei
buoni conduttori
questa costante assume valori piccolissimi.
La
resistività
dei metalli aumenta al crescere della
temperatura
. Infatti, se la temperatura è maggiore, gli ioni del reticolo cristallino oscillano attorno alle posizioni di equilibrio
più velocemente
e con maggiore ampiezza rendendo più probabili gli urti tra elettroni di conduzione e ioni e aumentando l'impedimento opposto dal reticolo al moto degli elettroni. :
In alcuni metalli, come il
mercurio
, la
resistività
si annulla bruscamente quando T scende a un certo valore T(c) e resta nulla per i valori di T inferiori. Questa temperatura T(c) viene chiamata
temperatura critica
.
Questo fenomeno, chiamato
superconduttività
, fu scoperto nel 1911 dal fisico olandese Heike Kamerlingh Onnes. Oggi si fa uso di superconduttori raffreddati a elio liquido per esempio nella macchina per la risonanza magnetica [Superconduttori] (
https://youtu.be/gUFsZ-KyeSY
)
In condizioni normali gli elettroni liberi non escono dai metalli (vicino alla superficie subiscono una forza verso l'interno che li trattiene nel materiale). Si chiama
lavoro di estrazione
W(e) di un metallo il minimo lavoro che occorre compiere per far uscire un elettrone dalla sua superficie ed esso cambia a seconda del metallo
Esistono diversi modi per estrarre elettroni da un metallo:
Effetto termoionico
: l'estrazione di elettroni da un metallo mediante riscaldamento
Effetto fotoeletrixo
: l'estrazione di elettroni ottenuta illuminando il metallo.
Einstein
nel 1905 diede l'interpretazione corretta del fenomeno, intuendo che l'estrazione degli elettroni dal metallo si spiegava molto più coerentemente ipotizzando che la radiazione elettromagnetica fosse costituita da pacchetti di energia o quanti, poi denominati
fotoni
[.L'Effetto Fotoelettrico] (
https://youtu.be/O9S1T6fmSQI
)
Esistono altri effetti particolari dei metalli:
Effetto Volta
: mettendo a contatto due metalli, tra di essi si stabilisce una differenza di potenziale elettrico uguale alla differenza, cambiata di segno, tra i rispettivi potenziali di estrazione
Effetto termoelettrico
: Se le due giunzioni di un circuito formato da due metalli sono mantenute a temperature diverse, nel circuito passa una piccola corrente.
LA CORRENTE ELETTRICA NEI LIQUIDI
Qualsiasi sostanza che, disciolta in acqua o in un altro solvente, produce una soluzione conduttrice è detta
elettrolita
. La soluzione che si ottiene è chiamata
soluzione elettrolitica
. L'esperienza mostra che per le soluzioni elettrolitiche vale la prima legge di Ohm [Corrente elettrica in una cella elettrolitica] (
https://youtu.be/4-A1k5CQGiY
)
Il diverso comportamento elettrico delle soluzioni elettrolitiche e di quelle non elettrolitiche si spiega a partire dalla loro struttura microscopica. Alla dispersione degli ioni che si ha durante il processo di dissoluzione di una sostanza ionica nell'acqua (o in altro solvente) si dà il nome di
dissociazione ionica
, o
dissociazione elettrolitica
All'insieme dei fenomeni che hanno luogo nelle
soluzioni elettrolitiche
per effetto del passaggio di corrente elettrica continua si dà il nome di
elettrolisi
[Elettrolisi] (
https://youtu.be/6Kwa0PJkly0
)
LEGGI DI FARADAY PER L'ELETTROLISI
: :
.
Prima legge di Faraday
: la massa di una sostanza che si deposita o si libera, in un dato intervallo di tempo, presso un elettrodo è direttamente proporzionale alla carica che, nello stesso tempo, giunge a quell'elettrodo
Seconda legge di Faraday
: una stessa quantità di carica, attraversando soluzioni elettrolitiche diverse, produce agli elettrodi masse di sostanze che sono direttamente proporzionali ai rispettivi equivalenti chimici
Si definisce
pila
(o **cella elettrochimica) un generatore che produce energia potenziale elettrica a spese dell'energia chimica delle sostanze contenute al suo interno
LA CORRENTE ELETTRICA NEI GAS
: a differenza dei metalli e delle soluzioni elettrolitiche per sua natura un gas è un
isolante perfetto
Un gas però diventa conduttore se un
agente ionizzante
ionizza le sue molecole. Quindi, in un un gas sono presenti ioni positivi, elettroni liberi e ioni negativi, che si formano spesso per cattura di un elettrone libero da parte di una molecola
Per i gas non vale la prima legge di Ohm e la scarica elettrica di un gas può presentarsi in modi diversi, per esempio con una
scintilla
[Le scariche elettriche nei gas] (
https://youtu.be/ceLw-jH-RFU
)
Una
scintilla
è il risultato di un processo in cui numerose molecole si ionizzano e acquistano dell'energia, che riemettono subito dopo sotto forma di luce
Queste proprietà dei gas sono usate per esempio nelle
lampade a fluorescenza
, che consumano circa un quarto della potenza elettrica rispetto a una lampada a incandescenza producendo la stessa quantità di luce
I
raggi catodici
sono costituiti dagli elettroni emessi dal catodo a causa del suo bombardamento da parte degli ioni positivi. I vecchi televisori e schermi utilizzavano un
tubo a raggi catodici
(o
tubo catodico
). Nei tubi catodici gli elettroni sono emessi per effetto termoionico dal catodo ad alta temperatura, e non semplicemente per bombardamento da parte degli ioni positivi [La Fisica nella TV] (
https://youtu.be/NGuBArLqebM
)
ANDREA IOVINO VC
