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LA CORRENTE ELETTRICA
IMPORTANZA DELL'ENERGIA ELETTRICA:
Facilmente trasformabile in altre forme;
Facilmente trasportabile (elettrodotti);
Facilmente utilizzabile.
EFFETTI DELLA CORRENTE ELETTRICA:
Effetto termico;
Effetto magnetico;
Effetto chimico.
INTENSITA' DI CORRENTE ELETTRICA I
DEFINIZIONE: L'intensità di corrente I è il rapporto tra la carica Q che attraversa la sezione di un conduttore e l'intervallo di tempo Dt impiegato.
La corrente elettrica I è l'unica grandezza elettrica fondamentale e risulta misurata autonomamente in Ampere (A).
La carica Q è una grandezza derivata e risulta misurata automaticamente in Coulomb (c) cioè in A*s.
Un elettrone risulta pari a 1,6*10-l9c, di conseguenza 1c= 6,25*1018e.
DIFFERENZA DI POTENZIALE V
q= cH20 * mH20 * Dt
q= k*n * I * t
Il calore q assorbito dall'acqua è direttamente proporzionale al numero di utilizzatori collegati in serie, alla corrente elettrica I che passa nel circuito e al tempo di erogazione.
SE LE DISPERSIONI DI CALORE SONO NULLE
Il calore prodotto dalla corrente (effetto termico) è uguale, in caso di dispersioni nulle al lavoro elettrico L eseguito dalle forze elettriche del campo elettrico, creato dalle pile per spostare gli elettroni lungo il circuito.
La differenza di potenziale V presente ai capi di un conduttore rappresenta il lavoro che possono compiere le forze elettriche per spostare la carica di 1 c lungo un conduttore. Ciò vuol dire che ai capi di un conduttore è presenta una d.d.p. (differenza di potenziale) di 1 V quando le forze elettriche possono compiere il lavoro di 1 J sulla carica di 1 c.
L'espressione L= V * I * t indica l'energia assorbita da un utilizzatore nel tempo t percorso da una corrente I che presenta ai suoi estremi una differenza di potenziale V.
Questa energia è trasformata in energia chimica, termica, meccanica secondo del tipo di utilizzatore.
PRIMA LEGGE DI OHM
SE LA TEMPERATURA è COSTANTE
V/ I= K = R U.R.= W
Aumentando la d.d.p. ai capi di un conduttore si ha un aumento della corrente elettrica che lo attraversa. Se la temperatura resta costante fra tensione applicata e la corrente che passa nel conduttore esiste una proporzionalità diretta.
Il rapporto costante esistente, a temperatura costante, fra i valori di V e quelli della I, è uguale alla resistenza R del conduttore in esame (R=V/I)
La resistenza elettrica di un conduttore rappresenta l'insieme delle resistenze incontrate dalle cariche elettriche per attraversarlo.
W= 1 V/ 1 A
Il comportamento di un conduttore sottoposto ad una ddp è indicato dalla legge di Ohm:
ENUNCIATO: la d.d.p. ai capi di un conduttore, mantenuto a temperatura costante, è direttamente proporzionale all'intensità della corrente che lo attraversa.
V= R * I U.V.= V
I conduttori per i quali vale la prima legge di Ohm sono definiti ohmici o resistori.
La resistenza di un conduttore dipende unicamente dalle dimensioni, dal materiale di cui è costituito, dalla temperatura a cui si trova, ma non dipende dalla d.d.p. a cui è sottoposto.
SECONDA LEGGE DI OHM
Questa legge indica la relazione esistente tra le dimensioni di un conduttore, la sua natura e la sua resistenza elettrica.
ENUNCIATO: la resistenza elettrica di un conduttore è direttamente proporzionale alla sua lunghezza e inversamente proporzionale alla sua sezione.
R= * l/ A
La resistività ( ) è la resistenza elettrice di un conduttore della sostanza in esame avente la lunghezza di 1 m e la sezione di 1 mm2.
Tanta più piccola è la resistività di una sostanza, tanto migliore è la sua conducibilità elettrica.
RESISTENZE IN SERIE
La d.d.p. presente ai capi delle resistenze non è uguale in quanto dipende dal valore di tali resistenze: a parità di corrente I la d.d.p. è direttamente proporzionale alla resistenza in esame
La resistenza equivalente Re di più resistori collegati in serie è uguale alla somma aritmetica delle loro resistenze elettriche.
Re= R1 + R2 +
RESISTENZE IN PARALLELO
Più resistenze sono collegate in parallelo quando sono sottoposte alla stessa d.d.p. le correnti che le attraversano dipendono dalle loro resistenze: a parità di d.d.p. la corrente che attraversa una resistenza è inversamente proporzionale alla resistenza stessa.
1/Re = 1/R1 + 1/R2 +
se più conduttori sono collegati in parallelo, l'inverso della resistenza equivalente è uguale alla somma degli inversi delle resistenze singole.
RELAZIONE TRA RESITENZA E TEMPERATURA
Se aumenta la temperatura di un conduttore crescono i moti di agitazione termica degli ioni e degli elettroni di conduzione, per cui questi ultimi incontrano una maggiore resistenza ad essere orientati da un campo elettrico ed a spostarsi lungo un conduttore.
In tal modo la resistenza elettrica di un conduttore aumenta con la temperatura. Tale variazione può essere considerata lineare.
RT= RO * (1 + at)
EFFETTO JOULE
Quando gli elettroni passano in un conduttore producono un aumento dei moti di agitazione termica degli ioni, in tal modo si ha un aumento della temperatura ed il riscaldamento del conduttore stesso. Questo è l'unico effetto per un resistore, mentre è un effetto secondario pre un altro utilizzatore.
Q= V * I * t
PER UN RESISTORE V= R * I
Q= R * I * I * t = R * I2 * t
Q= R * I2 * t
POTENZA ELETTRICA
P= L/ T U.P.= w
VALE SEMPRE P= V * I (L= V * I * t)
PER I RESISTORI P= R * I2 (Q= L= R * I2 * t)
L'energia elettrica è misurata in kilowatt ora (kw*h)
1 kw*h= 103 w * 3,6 * 103 s = 3,6 * 106 (J/s) * s= 3600000 J
FORZA ELETTROMOTRICE E RESISTENZA INTERNA DI UN GENERATORE
La forza elettro motrice di un generatore rappresenta la d.d.p. presente ai capi di un generatore quando il circuito è aperto. Chiudendo il circuito e diminuendo la resistenza del reostato aumenta la corrente che passa nel circuito e diminuisce la tensione VA - VB misurata con voltmetro.
VA - VB = V0 - I * R
I generatori hanno una piccola resistenza interna che assorbe una tensione I*R tanto più grande quanto maggiore è la corrente I.
L'amperometro che è inserito in serie, deve avere la resistenza interna più piccola possibile per rendere minima la caduta di tensione ai suoi capi, mentre il voltmetro che inserito in parallelo deve avere la resistenza interna più grande possibile per rendere minima la corrente I che lo attraversa.
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