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LA CORRENTE ELETTRICA (2) La formula per calcolare l'intensità della…
- 1) DEFINIZONE: La corrente elettrica è il movimento delle cariche elettriche all'interno di un circuito elettrico chiuso.
- IL MOTO DELLE CARICHE ELETTRICHE NEL CIRCUITO ELETTRICO: Le particelle di carica positiva si muovono lungo la linea di campo elettrico nel verso concorde a esse poiché respinte dalle leggi di Coulomb generate dalle cariche positive e al contempo attratte dalle forze generate dalle cariche negative. Una particella carica negativamente si muove nel senso opposto.
- Le cariche possono essere poste in movimento o essere trasportate attraverso i cosiddetti fili conduttori (o "materiali metallici") rivestiti di materiale isolante.
- 2) La formula per calcolare l'intensità della corrente è:
- La sua unità di misura è l' ampere.
- In un conduttore scorre una corrente di i pari a 1A quando una quantità di carica attraversa una sezione trasversale del conduttore in un intervallo di tempo pari a 1 s.
- Come verso positivo della corrente si assume, per convenzione, quello opposto alla velocità degli elettroni.
- Gli elettroni si muovono all'interno del materiale in modo disordinato con una velocità media molto alta. la presenza del campo elettrico si sovrappone e fa spostare gli elettroni verso una determinata direzione. La loro velocità è detta velocità di deriva e l'intensità di corrente è direttamente proporzionale ad essa.
- 3) IL GENERATORE DI FORZA ELETTROMOTRICE : Il moto nelle cariche in un filo conduttore è causato dalla presenza di un campo elettrico E, diretto dal punto A al punto B del conduttore. Trai punti A e B esiste una differenza di potenziale, per mantenere la corrente, cioè far risalire alle cariche la d.d.p è necessario inserire un generatore di forza elettromotrice che fa muovere le cariche nel verso opposto ad E. Quando il flusso tra A e B è costante si dice che il generatore produce una corrente continua.
- 4) LA RESISTENZA ELETTRICA E LE LEGGI DI OHM:
- La seconda legge di Ohm: La resistenza elettrica R di un conduttore è direttamente proporzionale alla lunghezza L del conduttore e inversamente proporzionale alla sua sezione S:
-Il coefficiente ρ si chiama resistività del materiale e indica la resistenza del conduttore per l'unità di lunghezza e sezione unitaria. La sua u di misura è L'Oh per il Metro (Ω x M)
- La prima legge di Ohm : Il rapporto tra la d.d.p. e l'intensità di corrente è costante per un determinato conduttore ad una determinata temperatura. Chiamiamo resistenza R il rapporto tra d.d.p. ΔV e l'i di corrente, caratteristico del conduttore, indipendentemente dalla d.d.p. e dall'i di corrente I (la cui u di misura è l' Ohm (Ω) . . - E' una legge fenomenologica che regola il comportamento dei conduttori metallici in determinate condizioni di funzionamento; tali conduttori sono detti Ohmici.
- 5) RESISTIVITA' E TEMPERATURA: All'aumentare della temperatura del conduttore aumenta la sua resistività ρ: ρt =ρ (1 + αΔV)
- I SEMICONDUTTORI: Alcuni elementi come il Germanio e il Silicio assumono un comportamento anomalo: all'aumentare della temperatura diminuisce la resistività. Questi materiai sono detti semiconduttori.
- I SUPERCONDUTTORI: Alcuni metalli vicino allo zero assoluto registrano una drastica diminuzione della resistività, che si riduce a zero
Questa caratteristica è detta superconduttività e tutti i materiali che presentano valori di resistività nulli al di sotto di una certa temperatura (detta critica) sono detti superconduttori . In essi la corrente può circolare per molto tempo e per spazi lunghi senza disperdere energia. La superconduttività ha importanti applicazioni tecnologiche come ad esempio il suo impiego nei cavi superconduttori o nel treno a lievitazione magnetica.
- 7) LA POTENZA ELETTRICA E L'EFFETTO JOULE: La Potenza dissipata dal resistore, P: è la rapidità con cui l'energia elettrica è trasformata in energia interna del resistore. Vale la legge:
. La potenza è data da:
- J.P. Joule fece un importante esperimento:fece passare una corrente i in un resistore immerso in acqua per un tempo Δt, misurò l'aumento di temperatura ΔT dell'acqua e verificò che l'energia elettrica dissipata nel resistore è uguale a quella assorbita dall'acqua.
Anche per i fenomeni elettrici vale il principio di conservazione dell'energia totale:
un kilowattora è l'energia assorbita in un'ora da un dispositivo che assorbe una potenza di 1000 W:
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- 8)LEGGI DI KIRKHHOFF: Valgono per tutti i circuiti ohmici e servono per risolvere i circuiti, ossia per stabilire i valori di i e ΔV relativi a ciascun resistore. Definiamo nodo il punto in cui convergono più conduttori e maglia un tratto chiuso di circuito;una maglia è fatta di più rami che connettono vari nodi.
- LA SECONDA LEGGE DI KIRKHHOFF, legge delle maglie :la somma algebrica delle differenze di potenziale che si incontrano percorrendo una maglia è uguale a zero.
- LA PRIMA LEGGE DI kIRKHHOFF, legge dei nodi: la somma delle intensità di corrente entranti in un nodo è uguale alla somma di quelle uscenti.
- 6) RESISTORI IN SERIE E IN PARALLELO:La resistenza equivalente Req di una rete di resistori è quella di un singolo resistore che, sottoposto alla stessa ΔV, assorbe dal generatore la stessa i.Se chiamiamo ieq la corrente assorbita, si ha:
RESISTORI IN SERIE: .
L'intensità della corrente in entrambi i conduttori è uguale, invece il ΔV totale è la somma delle singole differenze di potenziale ai capi di R1 e R2.
Generalizzando al caso di n resistori in serie, si ottiene che
la resistenza equivalente di più resistori posti in serie è uguale alla somma delle resistenze dei singoli resistori.Ogni resistore aggiunto aumenta la resistenza totale, perché è un ulteriore ostacolo al passaggio della corrente elettrica.
RESISTORI IN PARALLELO: . La corrente erogata dal generatore è uguale alla somma delle correnti nei due resistori. Possiamo dimostrare che:
l'inverso della resistenza equivalente di più resistori posti in parallelo è uguale alla somma degli inversi delle resistenze dei singoli resistori. Ogni resistore aggiunto diminuisce la resistenza totale poiché offre una possibilità in più al passaggio della corrente.
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