ELETTRICITA’ E CORRENTE ELETTRICA
Per capire il concetto di elettricità e corrente elettrica bisogna risalire alla
struttura dell’atomo.
nucleo – cariche elettriche
positive e neutre
eN
P+
e- ( elettroni cariche elettriche negative)
movimento di elettroni (cariche elettriche negative) da un polo all’altro
Polo positivo
e-
e-
Polo negativo
e-
N
P+
e-
e-
N
P+
e-
La corrente elettrica può definirsi come il passaggio di cariche
elettriche negative (elettroni) da un polo all’altro.
Si raggiunge l’equilibrio elettrico quando il numero degli elettroni è
uguale nei due poli.
Il numero diverso di elettroni si definisce differenza di potenziale
( pila da 1,5V – da 4,5V ecc.)
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CIRCUITO ELETTRICO
Un circuito elettrico elementare si compone di : un generatore di corrente
elettrica ( pila, dinamo, ecc.); i fili conduttori; l’interruttore; l’apparecchio
utilizzatore ( lampadina, ferro da stiro, stufa, TV, ecc.)
I circuiti elettrici vengono rappresentati graficamente usando simboli
convenzionali unificati per indicare ciascuno dei componenti.
NOME COMPONENTE
SIMBOLO ELETTRICO
Lampadina
1) generatore
2) Pila
1)
G
+
2)
Interruttore
Circuito aperto
Circuito chiuso
Conduttore
SCHEMA ELETTRICO
IMPIANTO INSTALLATO
Esercizio. Avendo a disposizione i simboli elettrici convenzionali, disegna
due circuiti elettrici; uno chiuso e l’altro aperto.
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CONDUTTORI E ISOLANTI
Vi sono due specie di materiali:
Conduttori. Quelli che lasciano passare la corrente al loro interno.
Isolanti ( o coibenti). Quelli che impediscono il passaggio della
corrente. Tutti i metalli sono buoni conduttori di corrente; sono
isolanti il vetro, la gomma, la porcellana, le materie plastiche.
La corrente elettrica circola dal polo negativo al polo positivo, ma per
convenzione si assume come senso della corrente quello che va dal polo
positivo al polo negativo.
GRANDEZZE ELETTRICHE
Intensità di corrente. E’ data dal numero di cariche elettriche che in un
secondo passano attraverso una sezione del conduttore. Questa grandezza
elettrica, generalmente indicata con la lettera I, si può paragonare alla
quantità di acqua che in un secondo passa attraverso una sezione del tubo
di un circuito idraulico, cioè alla portata. L’unità di misura della corrente
elettrica è l’ampere (A). Può essere misurata inserendo nel circuito chiuso
uno strumento chiamato amperometro.
Inserimento di un
amperometro e schema
elettrico relativo.
Tensione elettrica. E’ la differenza di potenziale che spinge la corrente
attraverso un conduttore; può essere paragonata alla pressione che spinge
una corrente d’acqua in un tubo.
Si indica con V e viene misurata in Volt per mezzo di uno strumento
chiamato voltometro inserito opportunamente.
Inserimento di un voltometro
e schema elettrico relativo
.
3
RESISTENZA ELETTRICA
Il movimento degli elettroni liberi è variamente ostacolato dalla presenza
di altri elettroni e dagli urti con gli atomi: quindi un conduttore presenta
sempre una resistenza elettrica che si oppone al passaggio della corrente.
Nei conduttori tale resistenza non impedisce il movimento degli elettroni;
negli isolanti, invece, ha un valore così alto che impedisce il passaggio
della corrente.
LA RESISTENZA ELETTRICA
é la resistenza che oppone un
conduttore al passaggio della corrente.
Si indica con R e viene misurata in
hom (Ω).
Il valore della resistenza elettrica è :
direttamente proporzionale alla lunghezza l del conduttore;
inversamente proporzionale all’area della sua sezione S;
dipende, inoltre dal materiale di cui è costituito il conduttore.
In simboli si ha :
dove K è la resistenza specifica o resistività
del materiale.
Materiale
Argento
Rame
Alluminio
Zinco
Stagno
Piombo
Valore di K
0,016
0,017
0,03
0,06
0,13
0,21
Tabella sulla resistività di alcuni
materiali.
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Con la formula che abbiamo introdotto possiamo risolvere problemi di
questo tipo:
Calcolare la resistenza di una matassa di filo di rame lunga 125 m.
sapendo che il diametro del filo è di 1mm.
Se S = π . r² = ( 3.14 x 0,5² ) mm² = 0,785 mm² e K = 0,017 ( valore
fornito dalla tabella), si ha :
R = K . __l__ = ( 0,017 x 125 ) Ω = 2,707 Ω
S
0,785
Esercizio
A) Calcolare il valore delle resistenze e rispondere alle domande)
1) Calcolare la resistenza di una matassa di filo di rame lunga 250 m.
sapendo che il diametro del filo è di 1mm.
2) Calcolare la resistenza di una matassa di filo di rame lunga 125 m.
sapendo che il diametro del filo è di 2 mm.
3) Calcolare la resistenza di una matassa di filo di argento lunga 125 m.
sapendo che il diametro del filo è di 1mm.
1) E’ rispettata la proporzionalità tra le grandezze? l e S SI
NO
2) La resistenza elettrica dipende dal materiale di cui è costituito il
conduttore? (K) SI
NO
B) Calcolare la resistenza di una matassa di filo di alluminio lunga 300 m.
sapendo che il diametro del filo è di 0,5 mm.
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Corrente continua
Si ha quando il movimento degli elettroni avviene sempre nella stessa
direzione e con intensità costante.
corrente alternata
Si ha quando gli elettroni si spostano alternativamente in un senso e nel
senso opposto.
LEGGE DI HOM
L’intensità di corrente che percorre un tratto di
conduttore è sempre uguale al rapporto fra la tensione V
e la resistenza elettrica R relativa al tratto considerato.
I=V
R
di cui otteniamo
R= V
I
I
;
V = R.I
Esercizi.
1) Calcolare la resistenza elettrica di un conduttore alimentato dalla
tensione di 24 V e percorso dalla corrente di 5A.
2) Calcolare la corrente che circola in un circuito alimentato dalla
tensione di 24 V e avente la resistenza di 8 Ω.
3) Calcolare la tensione necessaria per ottenere una corrente di 3,5 A in
un conduttore avente la resistenza di 10 Ω.
Risolvo
1)
2)
3)
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COLLEGAMENTO DEGLI UTILIZZATORI
Col nome generico di utilizzatori si indicano tutti gli apparecchi che
sfruttano la corrente elettrica per il loro funzionamento: lampade,
resistenze elettriche, elettrodomestici, ecc.
Collegamento in serie
Due o più lampade ( o resistenze) sono collegate in serie quando sono una
di seguito all’altra, in modo che la stessa corrente deve percorrerle tutte
successivamente.
Nel circuito in serie:
Quindi si ha una diminuzione di
corrente per cui la luminosità
risulta ridotta.
Collegamento in parallelo
Due o più lampade ( o resistenze) sono collegate in parallelo quando
hanno gli estremi sottoposti alla stessa tensione e la corrente si divide tra le
varie derivazioni, incontrando una maggiore sezione e quindi una minore
resistenza.
Nel circuito in parallelo :
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8
