Parte IV
La pila e l’effetto Joule
La pila è un dispositivo che converte
energia chimica in energia elettrica.
All'interno di una pila avviene una reazione
di ossido-riduzione in cui una sostanza
subisce ossidazione, perdendo elettroni,
ed un'altra subisce riduzione,
acquistandoli.
Il potenziale elettrico è funzione delle
reazioni di ossidazione e riduzione che
avvengono.
Una pila si scarica quando queste reazioni
chimiche raggiungono lo stato di equilibrio.
Materiali:
- un limone
- una lamina di rame
- una lamina di zinco
- un tester
- due cavi con morsetti a coccodrillo
- un termometro o un orologio a cristalli liquidi
Rotolate il limone schiacciandolo un po', in modo da
rompere una parte dei sacchetti di acido. Piantate le
due lamine metalliche dentro al limone, evitando che
si tocchino fra loro. Con il tester, misurate la
tensione che si produce fra le lamine Il valore di
questa tensione sarà di circa 1 volt.
Effetto Joule E Conservazione Dell’Energia
• Per trasportare una carica q da un polo
all’altro, il generatore di tensione deve
compiere un lavoro contro le forze
elettriche del campo
R
L V q
e+
-
V
Effetto Joule E Conservazione Dell’Energia
• Se il trasporto di q avviene in un tempo t
per mezzo di una corrente continua I, si
può anche scrivere:q I t
L V q
L V I t
• Se V è in Volt, I in Ampere e
t in secondi allora L è espresso in Joule
• L rappresenta l’energia elettrica della
corrente
Effetto Joule E Conservazione Dell’Energia
• La potenza elettrica fornita dal
generatore, cioè l’energia per unità di
tempo è quindi data da:
L
P V i
t
• Il lavoro compiuto dal generatore è
reso disponibile nel circuito esterno
sotto forma di energia potenziale
Effetto Joule E Conservazione Dell’Energia
• In un circuito costituito da una
semplice resistenza tutta l’energia
elettrica della corrente si trasforma
in calore ceduto all’ambiente
• La quantità di calore prodotta in un
tempo t è data dall’espressione:
Q V i t
Effetto Joule E Conservazione Dell’Energia
• Nel caso di conduttori ohmici, per la prima
legge di Ohm:
V R I
possiamo riscrivere:
Q R i 2 t
P R i 2
che rappresentano l’energia e la potenza
dissipata in energia termica attraverso la
resistenza
