21/03/11 La corrente elettrica è un movimento di cariche elettriche

21/03/11
La corrente elettrica è un movimento di cariche elettriche. Avremo un corpo conduttore dove le cariche
sono in grado di muoversi. le cariche se sono lbiere di muoversi producono una corrente elettrica
all’interno del conduttore. POssiamoa vere correnti eletriche anche dovute al atto che non sono solo gli
elettroni che si muovono, ma anche ogetti. AD esempio in una soluzione elettrolitica, con disciolti ioni po e
neg, e creiamo un campo elettrico abbiamo un movimento sia di ioni neg che di ioni pos. Chiaramente si
muoveranno in sensi opposti. Magari possiamoa vere un gas completamente ionizzato, con una miscela di
elettroni che si muovono in un verso e protoni che si muovno nel verso opposto. Contribuiscono tutti e due
alla corrente elettrica complessiva. Noi ci occuperemo solo al caso di un conduttore attraversato da un
moto ordinato degli elettroni di conduzione. Gli elettroni infatti, in realtà, sono sempre in movimento a
causa dell’agitazione termina. Come mai questo moto caotico degli eelettroni non determina la presenza di
corrente? Proprio perché è caotico, quindi statisticamente abbiamo tanti elettroni che vanno in un verso
quanti che vanno in un altro, quindi è come se stessero fermi. Macroscopicamente non percepiamo na
corrente elettrica. Per questo si dice che la corrente è un moto ordinato di carica elettrica (credo).
Qual è la grandezza fisica che quantifica questo fenomeno? SI chiama intensità di corrente elettrica,
indicata con la lettera I e definita in modo molto intuitivo. Più cariche transitano in un certo conduttore, più
noi vogliamo che la corrente sia intensa. Quindi è il rapporto tra la quantità di carica elettrica che passa
attraverso la sezione del nostro conduttore in un intervallo di tempo diviso l’intervallo di tempo stesso. i=
Delta(q)/Delta(t) Il verso con cui transita lo devo decidere io. E’ come se osserviamo un fiume e guardiamo
quana acqua passa. E’ qualcosa che fisicamente sta fluendo.
1A=1C/1s
quindi in pratica una corrente elettrica di un Ampere, in un secondo passano attraverso una qualunque
sezinoe di un conduttore all’incirca 1019 o 1018 elettroni.
Interessante anche la velocità con cui si spostano gli elettroni in un conduttore
-cmq se il moviemnto non fosse ordinato ma fosse caotico, statisticamente tanti elettroni transitano verso
dx, quanti ne transitano verso sx, quindi glie elettroni che transitano in un senso danno un contributo
positivo alla carica, quelli nel senso opposto danno contributo negativo, quindi complessivamente è come
se non fosse transitata carica.
Analogia, sempre in riferimento all’acqua, se in un recipiente che ha lo stesso livello, tanta acqua mettiamo
quanta ne togliamo, quindi il livello ce vediamo è sempre lo stesso
-Cmq dicevamo la velocità con cui … non va confusa con quella con cui tutti gli elettroni iniziano a muoversi.
Se mettiamo un campo, tutti gli elettroni iniziano a muoversi, sia quelli all’inizio che quelli alla fine, perché il
campo elettrico si propaga molto velocemente, quasi a velocità prossima alla velocità della luce, dall’inizio
alla fine, ma dopo gli elettroni si muovono molto lentamente.
UN conto è la velocità con cui l’informazione che bisogna cominciare a partire in una coda di macchine
arriva, un conto quanto veloce le macchine iniziano a partire. L’informazione arriva praticamente
istantaneamente, ma quelli iniziano a partire lentamente.
Possiamo avere esigenze diverse di corrente. Per una persona essere attraversati da una corrente di un
ampere può essere pericoloso dipende da quanto tempo. Non è solo una questione di intensità. Ricevere la
scossa da una tensione di 220 volt può essere più pericoloso di una a 380. Perché 380 è molto veloce, di
solito l’effetto sui nervi crea una botta che ti stacca subito, mentre la 220 dà una botta meno intensa e
quindi si può restare attaccati. Crea degli scompensi a livello chimico.
-Per avere una corrente elettrica è necessario che le particelle che la devono produrre devono essere sotto
l’effetto di un campo eletrico. Ma se vogliamo stabilire una corrente sabile nel tempo, dobbiamo fare due
osservazioni
1) è impossibile mantenere una corrente elettrica stabile nel tempo in un filo aperto, cioè un
conduttore che abbia un inizio e una fine. Perché a forza dis postarsi, gli elettroni inizieranno a
spostarsi da un estremità del filo, diciamo quella di sx, a quella di destra, dove si accumulano. Ma
adesso si viene a crerare un secondo campo, all’interno del conduttore, che cresce di intensità man
mano che le cariche si accumulano sempre di più. AD un certo punto questo campo va ad
equilibrare il campo originario, e ancora la corrente viene a non esserci. Sarà indispensabile usare
un conduttore a forma chiusa, di circuito, di cerchio.
2) ma anche se fosse così, anche metteno cmq un campo elettrico all’interno di un conduttore a
forma di filo chiuso sus e stesso cmq nons arbebe possibile avere una corrente stabile nel tempo.
Capiamolo in due modi:
A) innanzitutto le cariche tenderebbero ad andare verso fuori, andando ad azzerare le cariche
B) il campo elettrostatico è un campo conservativo, vuol dire che non compie lavoro lungo una
qualunque traiettoria chiusa. Quindi il cmapo elettrico che abbiamo messo, dovrebbe fare
girare continuamente glie lettroni, per evitare che si accumulino, facendoli fare un giro
completo, e poi un altro ancora; ma durante il moviemento gli elettroni sono ostaolati nel loro
movimento, ci sono tutti gli ioni metallici che tendono ad ostacolare i loro movimento; è come
se dovessimo correre una zona con stacoli, dobbiamo sempre fermarci, siamo ostaolati, magari
abbiamo trovato una zona con molti ostacoli dobbiamo tornate indietro. Glie elttroni cedono
continuamente questa energia agli ioni metallici, ma alla fine del giro, il campo elettrino non
può avere ceduto energia, perché è conservativo, quindi il lavoro è nullo. Se fosse possibile
continuare questo giro, arriveremmo a un assurdo, perché alla fine del giro non è stata data
nessuna energia agli elettroni, eppure lui avrebbe fatto un giro; eda dove viene questa energia
che lui continua a cedere se nessuno gliel’ha data? Sarebbe una violazione del principio di
conservazione di energia.
Analogia: principio che fa scorrere l’acqua in un tubicino. Lei inizia a girare, ma a un certo
punto si ferma. Se no c’è qualcosa che continua a fare girare l’acqua, lei a un certo punto la
perde in energia cinetica, alla fine del giro si ferma a meno che no ci sia qualcosa che rifornisce
continuamente di energia le molecole di acqua. La perde con l’attrito.
Quindi non è sufficiente un campo di natura elettrostatica, ma servirà, in un certo punto del
circuito, un dispositivo che fornisce agli elettroni quell’energia necessaria per compiere un giro
completo e fare ancora e ancora il giro. Questo dispositivo prende il nome di generatore
elettrico, e sviluppa delle forze di tipo necessariamente non conservativo. Scatola che riesce a
fornire agli elettroni l’energia giusta giusta per fare il giro.
Il generatore è quella parte del circuito in cui si sviluppano le forze non conservative che
servono per fornire energia alle cariche elettriche al fine di mantenere stabile la corrente nel
tempo. Vuol dire che dentro al generatore si devono sviluppare delle forze che compiono sulle
cariche elettriche un lavoro positivo.
Geologia astronomia:
Pg 177-178-179 NO
180 solo differenza tra magma primario e secondario
182 – 181 NO
da 213 a 220 no
-Circuito lo dividiamo in due parti: il generatore e la parte esterna al generatore.
Quando noi vogliamo descrvere la corrente all’interno di un circuito, le cariche che veramente
si muovno sno glie elettroni di consuzione. Ma quando si è iniziato a studiare la corrente non si
sapeva bene che cerano gli elettroni, i pritoni ecc. SI è detto, facciamo finta che a muoversi
siano sempre delle cariche positive. Una carica positiva è esattamente uguale a quella che
esegue una ipotetica carica negativva ??? non ho cpaito bene.
Esternamente al generatore le cariche psitive si muovno sempre, quando c’è l’azione di un
campo eletrico, dai potenziali più basi ai potenziali più alti. Quindi un campo elettrico è in grado
di amnterene, ma solo all’esterno il campo elettrico. Fig 4. il più vuol dire che il potenziale + più
alto, e il meno è più basso. Cmq una volta che arriva al meno, la carica non andrebbe
spontaneamente da un potenziale più basso a un potenziale più alto, servono delle forze non
conservative che fanno fare alla carica un x che non farebbe spontaneamente, cioè va dal
potenziale più basso al potenziale più alto, in virtu delle forze che sono presenti nel generatore
e che obbligano la carica a muoversi in questo modo.quindi la carica riesce a cnora a
completare il giro ed è prona antoca a fare un giro.
Il ruolo del generatore è simile a quello in idraulica di una pompa per l’acqua. Se non i fssero
attriti, continuerebbe tutto il tempo, ma in realtà è impossibile.
Per gli elettroni, questo avviene realmente in natura, si è scoperto che a bassissime
temperature basta dare il primo imputa aglie elttroni, che gli elettroni continuano per anni e
anni. Praticamente non c’è attrito tra elettroni e gli ioni metallici. E’ il caso dei superconduttori-cmq l’elettrone per sua natura non va dal potenziale minore al potenziale maggiore così come
l’acqua per sua natura non va da dove è più basso a dove è più alto, .
-ogni generatore è
Fisica pagine
pag 100103
22/03/11
Disegni: pag 100 del libro (by me)
forza elettromotrice = rapporto quando trasportano una certa carica da un punto a potenziale più basso a
quella di potenziale pi alto
nome trae in inganno, non si avevano ben chiare le grandezze fisiche. Le sue dimensioni fisiche essendo
rapporto tra Lavoro e q è in volt
Anziché dire che p il lavoro delle forze, diciamo lavoro del campo non conservativo compiuto all’interno del
generatore andando da potenziale più basso al potenziale più alto.
Modo alternativo. la f elettromotrice di un generatore è pari alla differenza di potenziale che c’è ai capi di
un generatore quando il circuito è aperto, cioè quando non sta circolando corrente. Quando le cariche sono
ferme, non sta circolando corrente e si dice che il circuito è aperto.
Quando il circuito è chiuso, la differenza di potenziale ai capi di un generatore è un po’ più piccola che ai
capi del generatore.
La forza motrice è il numero di Volt scritti su una pila. Ad esempio V=1,5.
Se vogliamo creare generatori con una forza elettromotrice maggiore li possiamo posizionare in serie fig2.
fig 3: altro generatore, collegamento diverso, ma la x.. è uguale, cambia che se si brucia uno c’è l’altro. Si
usa questo quando la pila ricaricabile deve essere ricaricabile.
-Leggi di Ohm. Descrivono il comportamento della corrente nel caso in cui all’interno del circuito sono
inseriti tipicamente dei conduttori di tipo metallico. Non sono di carattere universale, non valgono per
qualsiasi tipo di circuito elettrico, ma quando è costituito da conduttori di tipo metallico o quando
inseriamo all’interno del circuito delle soluzioni idrolitiche, cioè attacchiamo la pila a due pezzi di metallo e
lo inseriamo in una soluzione ricca di ioni in essa disciolti.
-Se abbiamo un conduttore attraversato da una corrente elettrica, quindi deve far parte di un circuito,
quindi ci deve essere da qualche parte un generatore che alimenterà la corrente, se noi andiamo a misurare
la differenza di potenziale che c’è ai capi del nostro conduttore e calcoliamo Delta V= VA – VB
è valida fintanto che il passaggio della corrente no riscalda il conduttore al punto di arrivare quasi in
prossimità della fusione del conduttore stesso; o no siamo a temperature molto basse, anche 200 gradi
sotto zero. Ma se tipicamente siamo a temperatura ambiente questo vale. La costante prende un nome
molto particolare, resistenza elettrica. Questa resistenza elettrica, che rappresenta appunto questa
costante della legge di ohm, dipende dall’oggetto stesso, quindi non solo da che materiale è fatto.
Resistenza elettrica o più semplicemente resistenza.
Oggetto dovremmo chiamarlo: resistore. Ma in pratica anche l’oggetto stesso lo si chiama resistenza.
Il simbolo grafico per dire che li è presente un conduttore con un preciso valore di resistenza elettrica è
quello della fig 2 a pag 104.
UN circuito in cui non è inserita una resistenza viene chiamato un cortocircuito. Anche i fili hanno una loro
esistenza, ma tipicamente è piccolo il loro valore, non trascurabile ma piccolo; tutta la resistenza di solito è
concentrata nella resistenza, tutta l’altra è praticamente minima. Non mettendo la resistenza,
cortocircuitando il circuito si hanno delle correnti così intense che il circuito praticamente si brucia.
Aumento elevatissimo di corrente elettrica, così elevato da essere pericoloso.
1 volt su ampere rappresenta una resistenza di un ohm.
-26/03/11
Abbiamo detto che il rapporto Resistenza elettrica è costante e caratteristico di ogni oggetto.
L’hanno chiamata resistenza perché all’aumentare della differenza di potenziale, aumenta
proporzionalmente la i. C’è una proporzionalità diretta.
E’ chiamata resistenza elettrica perché vuol quantificare una caratteristica di tutti gli oggetti, che sebbene
siano conduttori, alcuni fanno passare agevolmente gli elettroni all’interno,altri un po’ meno. Maggiore è la
resistenza, con più difficoltà gli elettroni riescono a passare. Se l’oggetto ha piccola resistenza elettrica, mi
aspetto grande energia elettrica. Se è grande, a parità di .., piccola.
Quindi un conduttore ideale, immaginario, non avrebbe resistenza elettrica (? credo?). Paradossalmente
vorrebbe dire che gi elettroni continuerebbero a girare, non perderebbero nulla, ma se guadagnerebbero
energia a ogni passaggio, la loro energia a un certo punto diventerebbe infinita.
Caratteristica che ha ogni conduttore di rendere difficile il passaggio della corrente elettrica.
Da cosa dipende? Innanzitutto 1 Ohm è grande o piccola? Possiamo avere resistenze molto basse, casi
limite sono i superconduttori, materiali tenuti a basse temperature dove precipita quasi a zero, così come
può essere elevatissima, perché quella resistenza potrebbe scaldarsi così tanto da rompersi, e gli elettroni
fisicamente non passano più (si ha una resistenza infinita). Possiamo trovare resistenze di un centesimo o
un millesimo, così come mille ohm. Un ohm non è né grande né piccolo.
I fusibili che ci sono nella auto sono fatte di materiali, che, siccome vedremo che quando la corrente passa
nella resistenza sviluppa calore, se la temperatura è alta bisogna evitare che ci siano picchi improvvisi di
corrente, se no le apparecchiature si bruciano. Quindi ci sono dispositivi che si riscaldano, i fusibili, che
raggiungono subito la temperatura di fusione, si rompono e non permettono che tutto quello che c’è dopo
di loro nel circuito si brucia. Quello che c’è prima si può bruciare. Servono per proteggere un circuito dai
picchi di corrente elettrica.
Questo è assoluto, e no gli interessa se la corrente arriva a quella velocità molto velocemente o se arriva in
ore e ore. Quando arriva al punto di fusione si rompe.
Invece un interruttore differenziale valuta anche in quanto tempo cambia la corrente. Se tu tocchi con le
mani bagnate qualcosa di elettrico, la corrente elettrica varia rapidamente, si passa da 1 ohm (Credo) ad
esempio a 20 o 30, e questo genera dei campi magnetici, l’interruttore differenziale.
L’Enel stacca entro un minuto quando assorbi troppa potenza.
-farad unit di misura grande o no? si perché tatnevero che usualmente si usano dei sottomultipli, che sono i
micro farad
tanto è vero che per far capoire che è grande per un singolo conduttore abbiamo fatto l’esempio della
capacità della terra, più grande sfera conduttrice presente sulla terra è la terra stessa, che espressa in farad
era di un millesimo di farad (approssimando 6 a 10) 1 per 10 alla meno 3
Scaglia: che cos’è un condensatore (in generale)?
xxx dipende dalal forma
cosa vuol dire induzione completa? che se depositiamo una carica supponiamo positiva più q su uno dei
due conduttori, sull’altra viene indotta una carica meno q, cioè di ugual valore assolkuto am di segno
contrario
x avere induzione completa due conduttori ci immaginiamo che siano uno attorno all’altro, salvo nel caso di
conduttori piani dove l’induzione completa riusciamo a realizzarla ponendo due superfici vicine tra loro, se
le piastre sono molto vicine
da cosa intende il fatto che un conduttore abbia una alta o bassa capacità elettrica? forma e costante
dielettrica, isoltante che interponiamo tra i due conduttori
ma in particolare, rispetto a quando il condensatore è messo nel vuoto, risoetto a quando tra le armature
c’è un mezzo isolante, la capacità aumenta o diminuisce? aumenta
pperchè con l’isoltan in mezzo le forze diminuiscono, quindi i campi diminuiscono, se diminuiscono per
spostarsi da una parte all’atlra la carica fa lavoro minore
e in delta v … se c’è una quantità più piccola, xxx aumenta
nel caso del condensatore piano formula che ci dà la x ? per superficie, intende quella con una singola
piastra.
come mai un condensatore elettrizzato possiede energia potenziale? perché un condensatore elettrizzato
possiamo dire che possiede energia
per caricare un condensatore abbiamo avuto bisogno di compiere un lavoro, abbiamo dovuto separare le
cariche che prima erano tute mescolate tra di loro, in mood che una piastra risulti una negativa perché
eccesso di eelttroni, e una per carenza di elettroni positiv,a perhcè gli abbiamo portato via.
Per elettrizzare un condensatore è necesario compiere un lavoro perché spontaneamente non si separano
le cariche.
(opp se il sistema si distrugge libera energia, fornisce energia. per costruirlo abbiamo avuto bisogno di
compiere un lavoro).
formula ½ q per delta v