Elettrica

LE CARATTERISTICHE
DELL’ENERGIA ELETTRICA
L’Energia Elettrica si dice secondaria
perché ricavata dalla trasformazione di
altre forme di energia (vento, solare,
nucleare, ….)
LE CARATTERISTICHE
DELL’ENERGIA ELETTRICA
Le caratteristiche sono:
- È comoda da usare (premo un interruttore ed è
disponibile);
- E’ pulita (non produce polveri);
- Può essere trasportata a grande distanza;
- Può essere ritrasformata in energia meccanica o
termica;
- E’ però difficile da immagazzinare (gli
accumulatori elettrici sono ingombranti e costosi)
LE CARATTERISTICHE
DELL’ENERGIA ELETTRICA
Il problema dell’energia elettrica sono i processi
con cui essa viene prodotta.
Si possono utilizzare materie prime Non
Rinnovabili come carbone e petrolio;
Ricavare Energia da fonti rinnovabili come il
vento o l’acqua.
COS’E’ L’ELETTRICITA’
La materia è costituita da atomi.
Al centro è presente il nucleo, composto da
neutroni (che non hanno carica elettrica, i
protoni (carica positiva), e gli elettroni (carica
negativa).
COS’E’ L’ELETTRICITA’
Le cariche positive si attraggono con quelle
negative e bilanciano la forza centrifuga che
tenderebbe ad allontanare gli elettroni che
ruotano
Intorno
al nucleo.
COS’E’ L’ELETTRICITA’
In generale l’atomo ha una carica nulla in quanto
il numero di elettroni è pari al numero di protoni
COS’E’ L’ELETTRICITA’
Con il nome di Elettricità si intendono tutti quei
fenomeni fisici nei quali intervengono cariche
elettriche.
Le cariche elettriche
sono una delle proprietà
delle particelle che
costituiscono la materia.
COS’E’ L’ELETTRICITA’
Quando si applica una forza tale da strappare un
elettrone dalla propria orbita, si ha un passaggio
di corrente.
Per convenzione il verso
della corrente si disegna
nel verso opposto al
Verso degli elettroni
CONDUTTORI ED ISOLANTI
Possiamo suddividere i materiali in Conduttori,
Isolanti e Semiconduttori. Questi ultimi hanno
proprietà intermedie rispetto ai primi due.
I conduttori, sono appunto, buoni conduttori di
elettricità, cioè la corrente scorre facilmente in
essi.
Nei materiali isolanti, la corrente elettrica non
può scorrere.
CORRENTE ELETTRICA
Nei conduttori metallici gli atomi perdono
facilmente gli elettroni più esterni e sono liberi
di muoversi all’interno del corpo metallico.
CORRENTE ELETTRICA
In alcune sostanze, come le soluzioni saline in
acqua, le molecole che formano il sale possono
spezzarsi in due frammenti, uno con eccesso di
elettroni
(ioni negativi),
l’altro con
mancanza di
elettroni
(ioni positivi)
CORRENTE ELETTRICA
La corrente elettrica può scorrere attraverso un
gas, se esso viene ionizzato, cioè se applico un
campo elettrico così forte da superare «la
barriera isolante» del gas.
CORRENTE ELETTRICA
La ionizzazione di un gas è un processo per il
quale un gas, inizialmente neutro, viene
ionizzato facendo passare una corrente
elettrica.
È anche noto come
scarica elettrica,
o (se la corrente
che fluisce nella
scarica è molto
elevata) arco elettrico.
CORRENTE ELETTRICA
Un gas neutro è isolante, ma se sottoposto ad
un campo elettrico sufficientemente elevato si
può ionizzare e pertanto diventare conduttore.
CORRENTE ELETTRICA
Il campo elettrico massimo al quale può
resistere un gas senza entrare in conduzione è
detto rigidità dielettrica (dielettrico = isolante)
del gas, in analogia ai materiali solidi:
CORRENTE ELETTRICA
quando si ha la scarica si dice anche che la sua
rigidità dielettrica è stata perforata. Ciò accade ad
esempio nel caso dei fulmini o dei tubi a neon.
Tensione e Corrente Elettrica
Ipotizziamo di avere due
conduttori in cui in uno si
siano accumulati elettroni
(carica negativa),
nell’altro ci sia una
mancanza di elettroni
(carica positiva).
Tensione e Corrente Elettrica
Per trasportare gli elettroni dal conduttore B al
conduttore A, si deve vincere la forza con cui le
cariche negative si respingono.
Si dice che tra i due corpi
esiste una differenza
di potenziale elettrico,
(Tensione Elettrica).
Essa si misura in volt.
Tensione e Corrente Elettrica
Se si collegano i due oggetti con un filo conduttore
gli elettroni si spostano per ristabilire l’equilibrio.
Lo spostamento di elettroni è la corrente elettrica.
Tensione e Corrente Elettrica
Convenzionalmente la corrente si indica con la
direzione inversa dello spostamento degli elettroni.
Essa si misura in ampere.
Tensione e Corrente Elettrica
La corrente finisce quando le cariche elettriche dei
due corpi si annullano.
Se però viene collocato un generatore elettrico che
mantiene costante la tensione elettrica a spese di
una certa energia, la corrente continua a scorrere.
Le leggi fondamentali dell’Elettronica
La legge di Ohm
Anche un conduttore oppone una certa resistenza
al passaggio della corrente.
La resistenza elettrica di un filo si misura in ohm.
La resistenza elettrica di un filo dipende da:
- Il materiale (esempio il rame, alluminio ed argento
oppongono una bassa resistenza alla corrente)
- La lunghezza del filo (maggiore lunghezza maggiore
resistenza);
- La sezione del filo (più è sottile maggiore è la resistenza)
Le leggi fondamentali dell’Elettronica
La legge di Ohm
La formula che lega le grandezze elettriche:
V=RXI
V (volt) = R (ohm) x I (ampere)
Le leggi fondamentali dell’Elettronica
Esercizio
R = 10 W
I = 1,5 A
V=RXI
(ohm)
(Ampere)
V=R x I =
10 x 1,5 = 15 v (volt)
Le leggi fondamentali dell’Elettronica
Esercizio
V=RXI
R = 100 W
(ohm)
I = 15 mA
(Ampere)
I = 15 mA = 0,015 A
V = R · I = 100 · 0,015 = 1,5 v
Le leggi fondamentali dell’Elettronica
Esercizio
V = 1,5 v
I=V/R
(volt)
R = 100 W
I=
𝑽
𝑹
=
𝟏,𝟓
𝟏𝟎𝟎
(ohm)
= 𝟎, 𝟎𝟏𝟓 A
I = 𝟎, 𝟎𝟏𝟓 A = 15 mA
Collegamento in "SERIE"
I1
I2
Esercizio
Vg = 1,5 v;
R1 = 100 W;
Ig
+ Vg
R2 = 50 W
Calcolare il valore di V1 e V2
Se volessi applicare le leggi di Ohm risulterebbe:
V1 = R1 · I1
V2 = R2 · I2
Prima di Tutto si deve trovare la Resistenza Equivalente.
Per trovarla il Generatore di Tensione viene sostituito da
un circuito aperto
Collegamento in Serie e Parallelo
Collegamento in SERIE:
I1
Ig
I2
Esercizio
Vg = 1,5 v; R1 = 100 W;
R2 = 50 W
Calcolare il valore di V1 e V2
+
Vg
Resistenza Equivalente
Requ
Requ = 100 + 50 =
Requ = 150 W
REqu = R1 + R2
Collegamento in Serie e Parallelo
Collegamento in SERIE:
I1
Ig
I2
Esercizio
Vg = 1,5 v; R1 = 100 W;
R2 = 50 W
Calcolare il valore di V1 e V2
+
Vg
𝑽𝒈
𝟏, 𝟓
𝑰𝒈 =
=
= 𝟎, 𝟎𝟏 𝑨
𝑹𝑬𝒒𝒖
𝟏𝟓𝟎
𝑰𝒈 = 𝟎, 𝟎𝟏 𝑨 = 𝟏𝟎 𝒎𝑨
REqu = 150 W
Ig
+
Vg
Collegamento in Serie e Parallelo
Collegamento in SERIE:
I1
Ig
I2
Esercizio
Vg = 1,5 v; R1 = 100 W;
R2 = 50 W
Calcolare il valore di V1 e V2
+
Vg
Applicando la legge di Ohm:
Quanto valgono I1 ed I2 ?
𝑰𝒈 = 𝟎, 𝟎𝟏 𝑨 = 𝟏𝟎 𝒎𝑨
V1 = R1 · I1
V2 = R2 · I2
Ig = I1 = I2
Collegamento in Serie e Parallelo
Collegamento in SERIE:
Esercizio
Quanto Valgono V1 e V2 ?
I1
Ig
I2
+
Vg = 1,5 v; R1 = 100 W;
R2 = 50 W I= 0,01 A
Vg
V1 = R1 ·I1 = 100 · 0,01 = 1 v
V2 = R2 · I2 = 50 · 0,01 = 0,5 v
Collegamento in SERIE
Va = 0,5 v
Vc = 1,5 v
Vb = 0 v
V1 = Vg - Va = 1 v
I1
Ig
I2
+
Vg
V2 = Va - Vb = 0,5 v
Vg = Vc - Vb = 1,5 v
Quindi in un Circuito in Serie
Ig = I1 = I2
Vg = V1 + V2
Collegamento in SERIE
V1 = 5 v
I1
Ig
I2
+
Vg
V2 = 10 v
Vg = ?
Vg = V1 + V2 = 5 + 10 = 15 v
Collegamento in "PARALLELO"
Ig
Vg
+
I1
R1
Vg = V1 = V2
Ig = I1 + I2
I2
R2
Collegamento in "PARALLELO"
REq
I1
R1
I2
R2
Per il calcolo la Resistenza Equivalente il Generatore di
Tensione diventa circuito aperto.
R1 = 100 W
R2 = 50 W
𝑹𝑬𝒒
𝑹𝟏 · 𝑹𝟐
= 33,33 W
=
𝑹𝟏 + 𝑹𝟐
Collegamento in "PARALLELO"
Ig
Vg
+
Dati:
REq
Ig = 15 mA
REq = 33,33 W
Vg = REq · Ig = 33,33 · 0,015 = 0,5 v
Collegamento in "PARALLELO"
Ig
Vg
+
𝑰𝟏 =
𝑰𝟐 =
Vg = V1 = V2
Ig = I1 + I2
I1
𝑽𝒈
𝑹𝟏
𝑽𝒈
𝑹𝟐
R1
I2
=
𝟎,𝟓
𝟏𝟎𝟎
= 𝟎, 𝟎𝟎𝟓 𝑨 = 5 mA
=
𝟎,𝟓
𝟓𝟎
= 𝟎, 𝟎𝟏 𝑨 = 10 mA
R2
Vg = 0,5 v
R1 = 100 W
R2 = 50 W
Ig= 0,015 A
Infatti . . . 𝑰𝒈 = 𝑰𝟏 + 𝑰𝟐 = 𝟓 + 𝟏𝟎 = 𝟏𝟓 𝐦𝐀 = 𝟎, 𝟎𝟏𝟓 𝐀
Collegamento in "PARALLELO"
Ig
Vg
𝑰𝟏 =
𝑰𝟐 =
𝑽𝒈
𝑹𝟏
𝑽𝒈
𝑹𝟐
+
Vg = V1 = V2
Ig = I1 + I2
I1
=
𝟎,𝟓
𝟏𝟎𝟎
=
𝟎,𝟓
𝟓𝟎
R1
I2
R2
= 𝟎, 𝟎𝟎𝟓 𝑨 = 5 mA
= 𝟎, 𝟎𝟏 𝑨 = 10 mA
V1 = R1 ·I1 = 100 · 0,005 = 0,5 v
V2 = R2 · I2 = 50 · 0,01 = 0,5 v
Vg = 0,5 v
R1 = 100 W
R2 = 50 W
Ig= 0,015 A
Collegamento in "PARALLELO"
Ig
Vg
+
𝑽𝒈
𝑰𝟏 =
𝑹𝟏
I1
R1
𝑽𝒈
𝑰𝟐 =
𝑹𝟐
Ig = I1 + I2 =
𝑽𝒈
𝑹𝟏
+
I2
R2
DIMOSTRAZIONE
𝑽𝒈
𝑹𝟐
= 𝑽𝒈
𝟏
𝟏
+
𝑹𝟏 𝑹𝟐
Collegamento in "PARALLELO"
Ig = I1 + I2 =
𝑽𝒈
𝑹𝟏
+
𝑽𝒈
𝑹𝟐
= 𝑽𝒈
𝟏
𝟏
+
𝑹𝟏 𝑹𝟐
𝟏
𝟏
𝑹𝟏 + 𝑹𝟐
+
=
𝑹𝟏 𝑹𝟐
𝑹𝟏 · 𝑹𝟐
𝑹𝟏 +𝑹𝟐
𝑽𝒈
𝑹𝟏 ·𝑹𝟐
= Ig
V
𝑽𝒈=
=
R · I
𝑹𝟏 ·𝑹𝟐
𝑹𝟏 +𝑹𝟐
· Ig
Collegamento in "PARALLELO"
Ig
Vg
+
I1
R1
I2
R2
Che differenza c’è ?
R1
+
R2
ESERCIZIO
Dati
Vg= 6 v R1=
100 W R2=
300 W R3=
20 W R4=
20 W R5=
40 W R6=
10 W R7=
10 W
Calcolare I5
ed I3
+
Vg
R1
R2
I1
I2
I3
R3
I4
R4
I5
R5
I6
R6
Ig
I7
R7
ESERCIZIO
𝑹𝒑𝟑.𝟒
𝑹𝟑 · 𝑹𝟒
=
𝑹𝟑 + 𝑹𝟒
𝑹𝒑𝟓.𝟔
𝑹𝟓 · 𝑹𝟔
=
𝑹𝟓 + 𝑹𝟔
𝑹𝒑𝟑.𝟒 =
𝟐𝟎 ·𝟐𝟎
𝟐𝟎+𝟐𝟎
𝑹𝒑𝟓.𝟔 =
𝟒𝟎 ·𝟏𝟎
𝟒𝟎+𝟏𝟎
REq
=
𝟒𝟎𝟎
𝟒𝟎
= 10 W
=
𝟒𝟎𝟎
𝟓𝟎
=8W
Dati
Vg= 6 v
R3= 20W R4= 20W
R5= 40W R6= 10W
ESERCIZIO
Dati
Vg= 6 v R1=
100 W R2=
300 W
R3.4= 10 W
R5.6= 8 W
R7= 10 W
+
Vg
R1
R2
I1
I2
I3.4
Rp3.4
I5.6
Rp5.6
Ig
I7
R7
ESERCIZIO
REqu = R1 + R2 + Rp3.4 + Rp5.6 + R7
REqu = 100 + 300 + 10 + 8 + 10
REqu = 428 W
Ig =
𝑽𝒈
𝑹𝑬𝒒
=
𝟔
𝟒𝟐𝟖
= 𝟎, 𝟎𝟏𝟒 A
Ig = 𝟎, 𝟎𝟏𝟒 A = 14 mA
Dati
Vg= 6 v R1= 100W R2=
300W R3.4= 10W R5.6=
8W R7= 10W
ESERCIZIO
Ig = I1 =
I2= I3.4 =
I5.6= I7
Dati
Vg= 6 v
R1= 100W
R2= 300W
R3.4= 10W
R5.6= 8W
R7= 10W
I= 14 mA
+
Vg
R1
R2
I1
I2
I3.4
Rp3.4
I5.6
Rp5.6
Ig
I7
R7
ESERCIZIO
V1 = R1 · I1
V3.4 = Rp3.4 · I3.4
V3.4 = 10 · 0,014 = 0,14 v
V3 = V4 = V3.4
V3 = R3 · I3
I3 =
𝑽𝟑
𝑹𝟑
=
𝟎,𝟏𝟒
𝟐𝟎
I3 = 0,007 A =
7 mA
Vg= 6 v
R2= 300W
R5.6= 8W
I= 14 mA
Dati
R1= 100W
R3.4= 10W
R7= 10W
Potenza ed Energia: Effetto Joule
Quando la corrente scorre in un circuito elettrico si libera
Energia. In un filo conduttore, in particolare, (ad
esempio in un filo di una lampadina o di un forno) il
passaggio di corrente libera energia termica. Questo
fenomeno è detto effetto Joule.
Potenza ed Energia: Effetto Joule
Potenza ed Energia: Effetto Joule
La potenza, misurata in watt, indica l’energia liberata per
ogni unità di tempo
P (watt) = V (volt) x I (ampere)
P = V X I = R x I2
Potenza ed Energia: Effetto Joule
In elettrotecnica l’energia liberata in un certo tempo si
misura in Kilowattora (Kwh)
E (Kwh) = P (Kilowatt) x t (ore)
PILE E ACCUMULATORI
Se si immergono due
elementi
metallici
(elettrodi), ad esempio in
rame e zinco, in una
soluzione
chimica
(elettrolito), per effetto
elettrochimico il rame perde
elettroni
e
si
carica
positivamente, lo zinco
acquisisce degli elettroni
caricandosi negativamente
CORRENTE ELETTRICA
Si
ha
quindi
una
differenza di potenziale
tra i due elettrodi.
Se si colloca un filo
conduttore tra i due
elettrodi (es. lampadina),
tra i due inizia a scorrere
una corrente elettrica.
CORRENTE ELETTRICA
Questa corrente elettrica
continua a scorrere
finché, attraverso le
reazioni chimiche tra
elettrodi ed elettrolito,
consentono
un
rifornimento di cariche
elettriche.
http://www.philips.it/e/lighting-makeover/glossary-overview/lighting-wiki-watt-lumen.html
CIAO COME WATT ?
COSI’ COSI’, ERA MEGLIO UNA VOLT
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