Elettricità 4 Dummies
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Nerd Open Workshop - Firenze 15/12/2012 Elettricità 4 Dummies Davide Cesare [email protected] Introduzione: «l’energia potenziale nella meccanica» L’energia potenziale π è la differenza tra l’energia posseduta da un oggetto in una data posizione ππ e quella posseduta dallo stesso in una posizione di riferimento π0 . Esempio: Il sasso viene attratto dal campo gravitazionale terrestre ed ha energia π¬ = πππ π¬∝π l’energia è proporzionale all’altezza! Analogia idraulica #1: «flusso acqua = corrente elettrica» Prendiamo 2 cisterne collegate da una condotta h Se c’è un dislivello tra le due cisterne si crea una corrente di acqua nella condotta Appena il dislivello si azzera la corrente cessa immediatamente Analogia idraulica #1: «flusso acqua = corrente elettrica» Acqua attraverso la condotta nell’unità di tempo: (portata) π= ππ’πππ‘ππ‘à ππππ’π π‘ππππ Elettroni attraverso il filo nell’unità di tempo: (corrente) π= ππ’πππ‘ππ‘à ππππ‘π‘ππππ π‘ππππ Analogia idraulica #2: «differenza di livello = tensione elettrica» Differenti quantità di carica tra i due poli Differenza di livello Corrente di acqua Differenti quantità di acqua tra le due cisterne Differenza di tensione Corrente elettrica Analogia idraulica #2: «differenza di livello = tensione elettrica» - La carica elettrica non si genera dal nulla ma è sempre frutto di un lavoro. E’ necessario che qualche forza «strappi via» elettroni agli atomi che li possedevano causa esempi ossido-riduzione batterie induzione magnetica dinamo, generatori induzione elettrostatica temporali, generatori di Van de Graaff luce celle fotovoltaiche calore termocoppie deformazione meccanica cristalli piezoelettrici Analogia idraulica #3: «diametro condotta = resistenza elettrica» Il flusso diminuisce Scorre un flusso «x» ? Il flusso aumenta E questa? π = 8ηπ ππ 2 Analogia idraulica #3: «diametro condotta = resistenza elettrica» La corrente di elettroni deve passare attraverso la struttura cristallina del conduttore (modello di Drude). Maggiore sezione Passaggio più semplice π =π π π È come dover attraversare un aeroporto: Aeroporto deserto Aeroporto nell’ora di punta Lo attraverso di corsa in 1 minuto Lo attraverso a fatica in 20 minuti (facendo a spallate) Il circuito elettrico (mettiamo tutto insieme e vediamo che succede) Interruttore: Apre e chiude il circuito Resistenza: Si oppone al passaggio della corrente Batteria: genera una differenza di potenziale (a.k.a. tensione) Filo: In realtà anche il filo si oppone al passaggio della corrente ma solitamente la sua resistenza è trascurabile Il circuito elettrico La (prima) legge di Ohm 1,5 Volt I=? Georg Simon Ohm (1789 –1854) R=1Ω π =π ∗πΌ Differenza di potenziale in volt (V) 0 Volt (riferimento) Corrente in Ampère (A) Resistenza in ohm (Ω) Il circuito elettrico (Lavoro ed effetto Joule) Esperimento Principio di conservazione dell’energia: LAVORO (elettroni che si muovono) = CALORE (resistenza che scalda) R =1Ω Principio dimostrato da Joule (infatti il lavoro si misura in Joule [J]) Ho dimostrato il 1° principio della termodinamica! Lavoro (L) = trasferimento o sottrazione di energia cinetica compiuto da una forza su un corpo L = πΉπππ§π ππππ‘π‘πππππ‘ππππ (π) ∗ Carica Elettrica (Q) James Prescott Joule 1818 - 1889 Il circuito elettrico (la potenza) Potenza (P) = lavoro nell’unità di tempo [W] 1 π½ππ’ππ 1W = 1 π ππππππ 1,5 Volt π =π∗πΌ R =1Ω 0 Volt Ma anche π=π ∗ πΌ2 e Potenza dissipata dalla resistenza π, ππ½ ∗ π, ππ¨ = π, πππΎ π= π2 π Il circuito elettrico (polarizziamo un led) I LED, quando sono sottoposti ad una tensione diretta, emettono fotoni Colore infrarosso rosso giallo verde arancio blu/bianco Blu Tipologia LED il «+» è il piedino più lungo! LED basso consumo LED normali LED flash LED di potenza Tensione di giunzione 1,3 1,8 1,9 2,0 2,0 3,0 3,5 V Assorbimento (mA) 3 - 10 10 - 15 20 - 40 100 - 20000 Il circuito elettrico (polarizziamo un led) 3V 1) Fissare un valore di corrente (es 10mA) 2) Calcolare la tensione in eccesso: ππππ = π − ππππ Es. con led rosso: ππππ π = 3 − 1,8 = 1,2π 1,5V 0V 3) Calcolare la resistenza adeguata per far scorrere la corrente desiderata: ππππ 1,2 π = = = 120Ω ππππ ππππππ‘π 0,01 Carica delle batterie Le batterie generano corrente elettrica grazie ad una reazione chimica; la capacità indica quanta corrente possono generare prima che la reazione si esaurisca. Durante lo scaricamento anche la tensione cala leggermente. La capacità di misura in Ampèrora (Ah) ed indica «quanta corrente per quanto tempo» la batteria è in grado di erogare. Quanto durerà la batteria? πΆππππππ‘à [π΄β] π·π’πππ‘π [β] = ππ π ππππππππ‘π [π΄] Capacità Tipica: 3Ah Capacità Tipica: 16Ah The end gracias puno vam hvala salamat dziΔkujΔ bardzo Ευχαριστω Hvala :: β«ΩΨ΄ ΩΩΨ± ΩΨ§β¬ Π‘ΠΏΠ°ΡΠΈΠ±ΠΎ Dhanyavaad Dankeschön CαΊ£m Ζ‘n teΕekkür ederim thank you obrigada grazie
