La corrente elettrica

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La corrente elettrica

• Prof. Antonello Tinti

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La corrente elettrica
Si chiama CORRENTE ELETTRICA un moto ordinato di
cariche elettriche prodotto dallazione di un
CAMPO ELETTRICO
Possiamo anche dire che la corrente elettrica è
un passaggio di cariche elettriche in un
conduttore determinata da una d.d.p. che viene
ricostruita continuamente da unapposito
dispositivo chiamato GENERATORE.
Le cariche si muovono dal potenziale maggiore al
potenziale minore
Il moto delle cariche è simile al moto di un
liquido
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La definizione di intensità di corrente elettrica
Si chiama intensità i di corrente elettrica il
rapporto tra la quantità di carica ?Q che
attraversa una sezione S del conduttore e
lintervallo di tempo ?t impiegato ad
attraversarlo.
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Lunità di misura è lAmpere
1 Ampere è lintensità di corrente che trasporta
la carica di 1 Coulomb in 1 secondo
Verso positivo della corrente quello in cui si
muovono le cariche positive
Per convenzione il verso della corrente è quello
delle cariche positive
Verso negativo della corrente quello in cui si
muovono le cariche negative.
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Lintensità di corrente è una GRANDEZZA UNITARIA,
simile alla portata di un fiume o al traffico
giornaliero medio
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Una corrente elettrica si dice CONTINUA quando la
sua intensità non cambia nel tempo
La corrente elettrica domestica non è continua ma
ALTERNATA perché le cariche vanno avanti e
indietro 50 volte al secondo (frequenza di 50 Hz).
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In una corrente continua (icostante), la carica
che attraversa una sezione del filo e il tempo
trascorso sono direttamente proporzionali.
Si chiama GENERATORE DI CORRENTE CONTINUA un
dispositivo elettrico capace di mantenere ai suoi
capi una d.d.p. costante, per un intervallo di
tempo indeterminato e qualunque sia la corrente
da cui è attraversato
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La corrente nei conduttori metallici
Traiettoria in assenza di campo elettrico
Reticolo cristallino di un metallo e gli
elettroni di conduzione
La velocità di deriva vd
Traiettoria in presenza di campo elettrico
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(No Transcript)
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La forza elettromotrice
Un generatore di tensione ha la funzione di
mantenere ai suoi capi una d.d.p. costante. Per
fare ciò deve compiere al suo interno un lavoro
per spostare le cariche elettriche in verso
opposto a quello in cui si sposterebbero
spontaneamente.
La forza elettromotrice (fem) di un generatore è
il LAVORO per unità di carica che esso compie per
spostare le cariche al suo interno
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(No Transcript)
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4.5 V
1.5 V
12 V
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La densità di corrente j
Lintensità di corrente i è una caratteristica
macroscopica di ogni singolo conduttore
La densità di corrente j è invece una
caratteristica microscopica del conduttore
È una grandezza vettoriale, ed è una
caratteristica locale di ogni punto interno al
conduttore
 
Direzione e verso della forza a cui sarebbe
soggetta una carica positiva in quel punto.
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Possiamo calcolare la velocità di deriva vd degli
elettroni di conduzione a partire dalla densità
di corrente
Numero n di elettroni di conduzione in un tratto
di cavo L
n rappresenta il numero degli elettroni di
conduzione per unità di volume
AL rappresenta il volume del tratto di cavo
La velocità vd avrà la stessa direzione di j ma
verso opposto
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Resistenza e resistività
RAME
LEGNO
?V
?V
Se applichiamo la stessa d.d.p. abbiamo correnti
diverse
PERCHE ?
Dipende dalla RESISTENZA ELETTRICA del conduttore
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Un conduttore che in un circuito ha la funzione
di fornire una data resistenza si chiama
RESISTORE
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(No Transcript)
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La RESISITIVITA ? è unaltra grandezza fisica
legata alla resistenza.
Essa è una caratteristica del particolare
MATERIALE costituente il conduttore
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(No Transcript)
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Dalla resistività alla resistenza
Per conduttori omogenei, isotropi con sezione
ortogonale uniforme soggetti ad un campo uniforme
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La prima legge di Ohm
Lintensità di corrente dipende dalle
caratteristiche fisiche del conduttore e dalla
d.d.p. del generatore
Lintensità di corrente elettrica che scorre in
un conduttore è direttamente proporzionale alla
d.d.p. applicata ai suoi capi
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(No Transcript)
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La seconda legge di Ohm
La resistenza di un filo conduttore è
direttamente proporzionale alla sua lunghezza ed
inversamente proporzionale alla sua sezione
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• Possiamo avere più utilizzatori, ciascuno con la
  sua resistenza, collegati in
• Tutti in serie.
• Tutti in parallelo.
• Parte in serie e parte in parallelo.

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Più utilizzatori si dicono collegati in SERIE,
quando la corrente elettrica uscente da ciascuno
di essi, ha la stessa intensità di quella
entrante nel successivo.
La d.d.p. ai capi del generatore deve essere
uguale alla somma delle d.d.p. ai capi di ciascun
utilizzatore.
Per la 1 legge di Ohm
Resistenza equivalente
Più utilizzatori sono visti dal generatore come
un unico utilizzatore avente come resistenza la
somma delle resistenze dei singoli utilizzatori
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Più utilizzatori sono disposti in parallelo
quando ai loro capi esiste la stessa d.d.p.
Lintensità di corrente erogata dal generatore è
la somma delle intensità di corrente assorbite da
ciascun utilizzatore.
Per la 1 legge di Ohm
Linverso della resistenza si chiama CONDUTTANZA
Più utilizzatori in parallelo sono visti dal
generatore come un unico utilizzatore avente come
CONDUTTANZA la somma delle conduttanze dei
singoli utilizzatori
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La potenza elettrica
Quando un generatore G trasferisce una carica
elettrica q attraverso una certa d.d.p. compie un
lavoro L
Tale lavoro si identifica con lenergia
potenziale U fornita dal generatore G per far
circolare la corrente i per un tempo t
Questa energia U è ottenuta a spese di altra
energia (meccanica, chimica, ). E a sua volta
questa energia viene trasformata nel circuito in
altre forme (meccanica, chimica,)
Quando il circuito è Ohmico tutta lenergia
elettrica assorbita viene integralmente
trasformata in calore
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Dividendo ambo i membri per t
La potenza elettrica rappresenta lenergia
termica per unità di tempo prodotta dal passaggio
della corrente nel conduttore
Nel caso dei conduttori Ohmici
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Unità di misura
Quando ci si riferisci ai consumi di energia
elettrica si usa il chilowattora
È lenergia trasformata in 1 ora in un circuito
che assorbe la potenza di 1kW
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Effetto Joule
Nei conduttori puramente Ohmici, lenergia
elettrica U si trasforma totalmente in calore
calore
Se U è espresso in Joule e Q in calorie
In qualunque conduttore percorso da corrente è
sempre presente leffetto Joule. Il calore
prodotto è direttamente proporzionale alla
resistenza R
Legge di Joule
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La resistenza interna di un generatore di fem
Un generatore IDEALE è in grado di fornire
qualsiasi intensità di corrente
Un generatore REALE invece ha un limite alla
quantità di corrente che può erogare
Sia R0.01 ? la resistenza di un corto filo di
rame
Questa corrente elettrica dissiperebbe una
potenza che lo vaporizzerebbe
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Ma questo sappiamo che non accade, quindi la ddp
ai capi della pila non è 1,5V ma è inferiore.
Diciamo che 1,5V è la ddp della pila quando non
eroga corrente.
Quando la pila eroga corrente la ddp è
sicuramente inferiore
La resistenza interna è una caratteristica
intrinseca del generatore più è grande, meno
corrente il generatore riesce ad erogare
Rinterna
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Calcoliamo la caduta di potenziale
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Se la Rc è molto grande rispetto alla Ri allora
Ri Rc ? Rc e lintensità di corrente è molto
piccola e quindi il generatore si comporta quasi
come un generatore ideale.
Quando il circuito è aperto non passa corrente e
allora la ddp è uguale alla fem
La forza elettromotrice fem è la ddp di un
generatore a circuito aperto
Se la Rc è molto piccola rispetto alla Ri allora
lintensità di corrente dipende da questultima e
il generatore funziona male