prima legge di ohm ( pp )
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La prima legge di Ohm “Metodi e tecniche per la didattica innovativa nella matematica” Codice Progetto: B – 1 – FSE – 2007 - 1649 Prof.ssa Francesca Santonocito 1 Prerequisiti Indice Atomo Conduttori e isolanti Moto disordinato degli elettroni Differenza di potenziale Intensità di corrente elettrica Contenuti Modello idrodinamico di un circuito elettrico Circuito elettrico Simulazione di misure Analisi delle misure Grafico e sua interpretazione Prima legge di Ohm Prof.ssa Francesca Santonocito 2 ATOMO Prof.ssa Francesca Santonocito 3 Tutte le sostanze sono costituite da piccole particelle: gli atomi Gli elettroni sono particelle con carica elettrica negativa A loro volta, gli atomi sonopari costituiti da particelle ancora più e- =piccole: 1,6 * 10 -19 C • I protoni che hanno carica elettrica positiva • Gli elettroni che hanno carica elettrica negativa • I neutroni che non hanno carica Prof.ssa Francesca Santonocito 4 Conduttori Isolanti CONDUTTORI E ISOLANTI Si definiscono conduttori i materiali in cui gli Si definiscono isolanti quei materiali cui di elettroni si muovono facilmente nella in banda gli elettroni non conduzione. riescono a “passare” nella banda di conduzione e quindi non possono (materiali metallici, buoni conduttori muoversi sono facilmente di elettricità e di calore) Prof.ssa Francesca Santonocito 5 Conduttori metallici A livello microscopico, un solido metallico (come il rame) è costituito da un reticolo di ioni positivi (atomi privati di uno o due degli elettroni più esterni). Gli elettroni più esterni (detti di conduzione) costituiscono una sorta di gas di elettroni liberi di muoversi in modo casuale nel reticolo cristallino. Prof.ssa Francesca Santonocito 6 Moto disordinato degli elettroni Gli elettroni di conduzione si muovono a causa dell’agitazione termica con velocità altissime (dell'ordine di 10 5 m/s), in qualunque direzione, ma, nonostante ciò, un amperometro (strumento che permette di misurare l'intensità di corrente) non registra nulla a causa del loro moto estremamente disordinato: il moto di agitazione termica non causa una corrente macroscopica misurabile. Prof.ssa Francesca Santonocito 7 Differenza di potenziale Se agli estremi di un conduttore si applica dall’esterno una differenza di potenziale, allora il campo elettrico non è più nullo e su ciascun elettrone, agisce una forza diretta in verso opposto al campo Prof.ssa Francesca Santonocito 8 Moto ordinato degli elettroni in un campo elettrico Gli elettroni subiscono una forza elettrica di intensità F =stazionarie E*e, ma il al loro moto non è In condizioni moto caotico uniformemente accelerato se deriva fossero nel si sovrappone un lento come moto di vuotoverso perché essi a sono ostacolati dalla presenza il polo potenziale maggiore. degli ioni del reticolo e dall'agitazione termica. cm vd 10 vt s 2 Prof.ssa Francesca Santonocito 9 La corrente elettrica La La corrente convenzionale venne definita corrente elettrica è un flusso di inizialmente, nella storia dell'elettricità, elettroni attraverso un filo metallico. come il flusso di carica positiva, anche seLasappiamo, nel casoèdella conduzione corrente elettrica un QUALSIASI metallica, la corrente causata dal flusso di che carica elettrica, ètipicamente flusso di elettroni conmetallico carica negativa nella attraverso un filo o qualche altrodirezione materialeopposta. conduttore. Prof.ssa Francesca Santonocito 10 Intensità di corrente elettrica Si definisce intensità di corrente elettrica il rapporto tra la quantità di carica elettrica che attraversa la sezione del conduttore in un certo intervallo di tempo e l’intervallo di tempo stesso Prof.ssa Francesca Santonocito Δq I = Δt 11 Intensità di corrente elettrica L’ intensità di corrente elettrica è pari ad un Ampere quando la sezione qualsiasi di un circuito è attraversata da un Coulomb di carica elettrica in un secondo. Prof.ssa Francesca Santonocito 12 Modello idrodinamico di circuito elettrico Prof.ssa Francesca Santonocito 13 GEORG SIMON OHM ..nacque ad Erlangen nel 1787 e morì a Monaco nel 1854. Nel 1826 scoprì la legge che porta il suo nome Fisico tedesco, studiò presso l'università della città natale e dal 1833 al 1849 diresse il Politecnico di Norimberga; dal 1852 fino alla morte fu professore di fisica sperimentale all'università di Monaco. Prof.ssa Francesca Santonocito 14 Legge di Ohm La legge di Ohm stabilisce il legame tra la differenza di potenziale applicata ai capi di un conduttore e la corrente elettrica che in esso fluisce. Cominceremo con la verifica sperimentale di questa legge fisica. Prof.ssa Francesca Santonocito 15 Circuito elettrico Resistore Amperometro Voltmetro Generatore di tensione Prof.ssa Francesca Santonocito 16 Circuito elettrico Generatore di tensione Voltmetro Amperometro Resistore Prof.ssa Francesca Santonocito 17 Dati sperimentali V ( VOLT) I ( AMPERE) V/I = K ( VOLT/AMPERE) 12 1,2 10 18 1,8 10 24 2,4 10 30 3,0 10 Prof.ssa Francesca Santonocito 18 Grafico della prima legge di Ohm Relazione tra intensità di corrente e differenza di potenziale. V R I Prof.ssa Francesca Santonocito L’intensità di corrente è direttamente Proporzionale alla differenza di potenziale 19 Resistenza elettrica La costante R presente in questa relazione è una grandezza caratteristica del conduttore, che dipende dalle condizioni in cui esso si trova. V R I R rappresenta la “difficoltà” che incontra la corrente nel fluire all’interno del conduttore. Per questo motivo R si chiama resistenza elettrica del conduttore. Prof.ssa Francesca Santonocito 20 Legge di Ohm e Resistenza Elettrica 1a legge di Ohm: V R I La resistenza elettrica è una grandezza fisica che nel Sistema Internazionale si misura in Ohm. Ohm Volt Ampere 1V 1 1A Prof.ssa Francesca Santonocito 21 Prof.ssa SANTONOCITO FRANCESCA INSEGNANTE DI FISICA 1^ A OEL - 2^ A OEL IPSIA “ E. FERMI “ CATANIA Si ringrazia per la collaborazione il prof. Guido Monaco Prof.ssa Francesca Santonocito 22
