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1 Prof. Antonello Tinti. 2 La corrente elettrica Si chiama CORRENTE ELETTRICA un moto ordinato di cariche elettriche prodotto dallazione di un CAMPO ELETTRICO.

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1 1 Prof. Antonello Tinti

2 2 La corrente elettrica Si chiama CORRENTE ELETTRICA un moto ordinato di cariche elettriche prodotto dallazione di un CAMPO ELETTRICO Il moto delle cariche è simile al moto di un liquido ΔVΔVΔVΔV +- Le cariche si muovono dal potenziale maggiore al potenziale minore Possiamo anche dire che la corrente elettrica è un passaggio di cariche elettriche in un conduttore determinata da una d.d.p. che viene ricostruita continuamente da unapposito dispositivo chiamato GENERATORE.

3 La definizione di intensità di corrente elettrica 3 Si chiama intensità i di corrente elettrica il rapporto tra la quantità di carica ΔQ che attraversa una sezione S del conduttore e lintervallo di tempo Δt impiegato ad attraversarlo S

4 4 Lunità di misura è lAmpere 1 Ampere è lintensità di corrente che trasporta la carica di 1 Coulomb in 1 secondo Verso positivo della corrente quello in cui si muovono le cariche positive Verso negativo della corrente quello in cui si muovono le cariche negative. Per convenzione il verso della corrente è quello delle cariche positive

5 5 Lintensità di corrente è una GRANDEZZA UNITARIA, simile alla portata di un fiume o al traffico giornaliero medio

6 6 Una corrente elettrica si dice CONTINUA quando la sua intensità non cambia nel tempo La corrente elettrica domestica non è continua ma ALTERNATA perché le cariche vanno avanti e indietro 50 volte al secondo (frequenza di 50 Hz).

7 7 In una corrente continua (i=costante), la carica che attraversa una sezione del filo e il tempo trascorso sono direttamente proporzionali. Si chiama GENERATORE DI CORRENTE CONTINUA un dispositivo elettrico capace di mantenere ai suoi capi una d.d.p. costante, per un intervallo di tempo indeterminato e qualunque sia la corrente da cui è attraversato pompa + - V

8 La corrente nei conduttori metallici 8 Reticolo cristallino di un metallo e gli elettroni di conduzione Traiettoria in assenza di campo elettrico Traiettoria in presenza di campo elettrico La velocità di deriva v d

9 9 Campo elettrico

10 La forza elettromotrice 10 La forza elettromotrice (fem) di un generatore è il LAVORO per unità di carica che esso compie per spostare le cariche al suo interno Un generatore di tensione ha la funzione di mantenere ai suoi capi una d.d.p. costante. Per fare ciò deve compiere al suo interno un lavoro per spostare le cariche elettriche in verso opposto a quello in cui si sposterebbero spontaneamente.

11 11 In questo spazio una forza muove le cariche in modo da mantenere costante la d.d.p.

12 V 4.5 V 12 V

13 La densità di corrente j 13 Lintensità di corrente i è una caratteristica macroscopica di ogni singolo conduttore La densità di corrente j è invece una caratteristica microscopica del conduttore È una grandezza vettoriale, ed è una caratteristica locale di ogni punto interno al conduttore Direzione e verso della forza a cui sarebbe soggetta una carica positiva in quel punto E +- A

14 14 Possiamo calcolare la velocità di deriva v d degli elettroni di conduzione a partire dalla densità di corrente Numero n di elettroni di conduzione in un tratto di cavo L n n rappresenta il numero degli elettroni di conduzione per unità di volume AL AL rappresenta il volume del tratto di cavo La velocità v d avrà la stessa direzione di j ma verso opposto

15 Resistenza e resistività 15 RAMELEGNO VV Se applichiamo la stessa d.d.p. abbiamo correnti diverse PERCHE ? Dipende dalla RESISTENZA ELETTRICA del conduttore

16 16 RESISTORE Un conduttore che in un circuito ha la funzione di fornire una data resistenza si chiama RESISTORE

17 17

18 18 RESISITIVITA La RESISITIVITA è unaltra grandezza fisica legata alla resistenza. MATERIALE Essa è una caratteristica del particolare MATERIALE costituente il conduttore

19 19

20 20 Dalla resistività alla resistenza E +- A Per conduttori omogenei, isotropi con sezione ortogonale uniforme soggetti ad un campo uniforme

21 La prima legge di Ohm V i + - V 2i + - V + - V + - V 3i + - V Lintensità di corrente dipende dalle caratteristiche fisiche del conduttore e dalla d.d.p. del generatore Lintensità di corrente elettrica che scorre in un conduttore è direttamente proporzionale alla d.d.p. applicata ai suoi capi

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23 La seconda legge di Ohm 23 La resistenza di un filo conduttore è direttamente proporzionale alla sua lunghezza ed inversamente proporzionale alla sua sezione

24 24 Possiamo avere più utilizzatori, ciascuno con la sua resistenza, collegati in: 1.Tutti in serie. 2.Tutti in parallelo. 3.Parte in serie e parte in parallelo.

25 25 Più utilizzatori si dicono collegati in SERIE, quando la corrente elettrica uscente da ciascuno di essi, ha la stessa intensità di quella entrante nel successivo. La d.d.p. ai capi del generatore deve essere uguale alla somma delle d.d.p. ai capi di ciascun utilizzatore. Per la 1° legge di Ohm Resistenza equivalente Più utilizzatori sono visti dal generatore come un unico utilizzatore avente come resistenza la somma delle resistenze dei singoli utilizzatori

26 26 Più utilizzatori sono disposti in parallelo quando ai loro capi esiste la stessa d.d.p. Lintensità di corrente erogata dal generatore è la somma delle intensità di corrente assorbite da ciascun utilizzatore. Per la 1° legge di Ohm Più utilizzatori in parallelo sono visti dal generatore come un unico utilizzatore avente come CONDUTTANZA la somma delle conduttanze dei singoli utilizzatori Linverso della resistenza si chiama CONDUTTANZA

27 La potenza elettrica 27 Quando un generatore G trasferisce una carica elettrica q attraverso una certa d.d.p. compie un lavoro L Tale lavoro si identifica con lenergia potenziale U fornita dal generatore G per far circolare la corrente i per un tempo t Questa energia U è ottenuta a spese di altra energia (meccanica, chimica, …). E a sua volta questa energia viene trasformata nel circuito in altre forme (meccanica, chimica,…) Quando il circuito è Ohmico tutta lenergia elettrica assorbita viene integralmente trasformata in calore

28 28 La potenza elettrica rappresenta lenergia termica per unità di tempo prodotta dal passaggio della corrente nel conduttore Dividendo ambo i membri per t Nel caso dei conduttori Ohmici

29 29 Unità di misura Quando ci si riferisci ai consumi di energia elettrica si usa il chilowattora È lenergia trasformata in 1 ora in un circuito che assorbe la potenza di 1kW

30 Effetto Joule 30 Nei conduttori puramente Ohmici, lenergia elettrica U si trasforma totalmente in calore calore Se U è espresso in Joule e Q in calorie Legge di Joule In qualunque conduttore percorso da corrente è sempre presente leffetto Joule. Il calore prodotto è direttamente proporzionale alla resistenza R

31 La resistenza interna di un generatore di fem 31 1,5V + - Un generatore IDEALE è in grado di fornire qualsiasi intensità di corrente Un generatore REALE invece ha un limite alla quantità di corrente che può erogare Sia R=0.01 la resistenza di un corto filo di rame Questa corrente elettrica dissiperebbe una potenza che lo vaporizzerebbe

32 32 Ma questo sappiamo che non accade, quindi la ddp ai capi della pila non è 1,5V ma è inferiore. Diciamo che 1,5V è la ddp della pila quando non eroga corrente. Quando la pila eroga corrente la ddp è sicuramente inferiore + - R interna La resistenza interna è una caratteristica intrinseca del generatore: più è grande, meno corrente il generatore riesce ad erogare

33 V V = fem fem RiRi + - V V < fem fem RiRi RcRc i i i Calcoliamo la caduta di potenziale

34 34 Se la R c è molto grande rispetto alla R i allora R i + R c R c e lintensità di corrente è molto piccola e quindi il generatore si comporta quasi come un generatore ideale. Quando il circuito è aperto non passa corrente e allora la ddp è uguale alla fem La forza elettromotrice fem è la ddp di un generatore a circuito aperto Se la R c è molto piccola rispetto alla R i allora lintensità di corrente dipende da questultima e il generatore funziona male


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