Correnti

CORRENTE ELETTRICA, LEGGE DI OHM,
RESISTENZE IN SERIE E IN PARALLELO E
LEGGI DI KIRCHOFF PER I CIRCUITI
In un condensatore la carica Q = C DV che può
accumulare dipende oltre che dalla tensione DV tra le
sue armature, dalla sua capacità C =eS/d, cioè da dati
geometrici (S, d) e dal dielettrico (e) a una certa temp. T.
Analogamente in un resistore la corrente i=DV/R
dipende oltre che da DV, da due dati geometrici, dal
materiale e anche dalla temperatura, essendo R= rl/S,
con rT (resistività) per cui vale:rT =r(1+at).
LA LEGGE DI OHM, VALE PER LE CORRENTI i NEI
CONDUTTORI SOLIDI (METALLI, GRAFITE) O
LIQUIDI (ELETTROLITI = ACQUA + ACIDI, BASI O
SALI). NEI PRIMI i E’ FLUSSO DI ELETTRONI DI
CONDUZIONE , NEI SECONDI DI IONI NEI 2 VERSI.
Come nei tubi sottili dove, a causa dell’attrito, la
portata p di un liquido è direttamente prop. alla
diff.DP di pressione agli estremi (Poiseuille)
inversamente alla sua lunghezza l ed inoltre
aumenta al crescere della sezione S, vale:
i =DV(S/lr)=DV/R, dove R =rl/S è la resistenza
elettrica di un resistore lungo l e sezione S.
La resistività r dipende poi dalla temperatura T.
Legge analoga vale per il calore: Q/t =lDTS/l.
LA RESISTIVITA’ NEI VARI MATERIALI
PASSANDO DAI CONDUTTORI AGLI
ISOLANTI (DOVE E’ PRATICAMENTE
INFINITA) ATTRAVERSO I SEMICONDUTTORI
Nel rame, il conduttore più usato e secondo
solo all’argento, un filo lungo 1 m e con
sezione 1mm2, ha resistenza R=0,0170 W.
In tutti i conduttori r cresce al crescere della
temperatura perché aumenta con essa il
numero d’urti tra gli elettroni della corrente
e gli ioni positivo del conduttore che libera
calore (effetto Joule). Per i semiconduttori
invece aumenta: aumentano gli elettroni.
NEL CASO DEI CONDUTTORI
LIQUIDI IL PASSAGGIO DELLA
CORRENTE AVVIENE CON
TRASPORTO DI MATERIA (IONI).
Il passaggio della corrente nei liquidi avviene
grazie agli ioni degli acidi/basi/sali disciolti.
Essi diventano atomi o molecole neutre
quando si scaricano agli elettrodi. Ogni
passaggio di corrente nei liquidi determina
quindi l’elettrolisi, cioè una (o più) reazioni
chimica che si avvale della corrente stessa.
La quantità di sostanze depositate può
calcolarsi con la legge di Faraday.
LE LEGGI DI KIRCHOFF GENERALIZZANO
LE LEGGI DI OHM E SI APPLICANO A OGNI
CIRCUITO CON GENERATORI E RESISTORI
PER CALCOLARE LE VARIE CORRENTI.
Ogni circuito complesso viene ricondotto a
tante maglie e nodi. Non essendoci nei
nodi accumulo di cariche, la somma delle
correnti entranti uguaglia sempre quella
delle uscenti. In ogni maglia invece la
somma algebrica delle f.e.m. dei
generatori è pari alla somma delle “cadute
di potenziale” nei resistori. Si ottiene così
un sistema di equazioni per le correnti.
STRUMENTI ELETTRICI DI
MISURA E LORO INSERIMENTO
IN UN CIRCUITO
In pratica, se non si è in un laboratorio, si
fa uso del tester, strumento multiuso che
misura correnti, tensioni, resistenze e altro
ancora, a seconda di come viene inserito
nel circuito.
Per una simulazione Excel
al computer del tester come
voltmetro – amperometro
(con 1o 2 resistenze in parallelo)
cliccare qui sotto.
SIMULATORE TESTER (foglio 1)
LA CORRENTE E’ UN IMMANE FIUME DI ELETTRONI
- PROSSIMO AL NUMERO DI AVOGADRO - MA CHE
AVANZA IN UN CIRCUITO (DI CONDUTTORI SOLIDI)
CON VELOCITA’ IRRISORIE DI POCHI CM ALL’ORA.
Questa è pero’ la velocità di migrazione che
acquistano non appena il generatore crea un
campo in un circuito chiuso (se aperto si
ammucchiano solamente al catodo [-] e si
riducono all’anodo [+] pronti a …partire).
La velocità di ciascun elettrone è al contrario
enorme (sui100 km/s) ma è caotica e in tutte le
direzioni, visto che continuamente urtano contro
gli ioni del metallo che proprio per questo motivo
vibrano sempre di più ( -> effetto Joule).