LA CORRENTE ELETTRICA CLASSE 4As Annalisa Ferrara Emanuele Palmentieri Giovanni Amato Prof.ssa Russo Lucia

La corrente elettrica   La corrente elettrica è una grandezza scalare

Portatori di carica e verso della corrente Nei conduttori sono presenti cariche di conduzione che possono muoversi liberamente nel materiale Le cariche di conduzione possono essere positive, negative o di entrambi i segni (elettroni di conduzione nei metalli, ioni positivi e negativi nelle soluzioni, ecc.) Il verso della corrente elettrica è quello in cui si muovono le cariche positive Se i portatori di carica sono carichi positivamente, il verso della corrente coincide con quello in cui si muovono i portatori di carica Se i portatori di carica sono carichi negativamente, il verso della corrente è opposto rispetto a quello del moto dei portatori di carica Ai fini del calcolo della corrente, una carica +q che si muove da sinistra verso destra è equivalente a una carica –q che si muove da destra verso sinistra: in entrambi i casi si ha una corrente che scorre da sinistra verso destra

Generatori Per mantenere una corrente in un conduttore occorre utilizzare un generatore, che mantiene una d.d.p. costante tra i suoi morsetti La d.d.p. ai capi dei morsetti produce un campo elettrico nella spira conduttrice, che causa il movimento delle cariche all’interno della spira, e quindi la corrente L’energia necessaria per mantenere in moto i portatori di carica nel conduttore viene fornita dal generatore (in genere a spese della sua energia chimica) CIRCUITO ELETTRICO: è un insieme di conduttori connessi in modo continuo e collegati ad un generatore

Legge di Ohm La corrente elettrica (I) che scorre in un conduttore è direttamente proporzionale alla differenza di potenziale elettrico (E) applicata alle sue estremità A e B: Questa relazione è la legge di Ohm. La grandezza R, che è il rapporto fra la corrente ed il voltaggio, è chiamata resistenza del conduttore. L’inverso della resistenza è chiamato conduttanza (G): In un grafico corrente/voltaggio la legge di Ohm è rappresentata da una retta passante per l’origine ed avente pendenza 1/R

Resistenza Applicando la stessa d.d.p. ai capi di diversi conduttori ne risultano correnti diverse Si definisce la resistenza di un conduttore come rapporto tra la d.d.p. applicata ai suoi capi e la corrente che lo attraversa A parità di d.d.p. applicata, la corrente che attraversa un conduttore è tanto maggiore quanto più piccola è la sua resistenza La resistenza rappresenta quindi la tendenza del conduttore ad opporsi al flusso delle cariche che lo attraversano La resistenza in generale varia con la d.d.p. applicata Esiste una classe di conduttori (conduttori ohmici) per i quali la resistenza non dipende dalla d.d.p. applicata in un conduttore ohmico la corrente che fluisce nel conduttore è proporzionale alla d.d.p. applicata (legge di Ohm)

Vari tipi di resistori

Collegamento di resistenze Resistenze in serie Resistenze in parallelo

Resistori in serie Il collegamento in serie si realizza concatenando le resistenze Le resistenze collegate in serie sono attraversate dalla stessa corrente R1 R2 A B C i Legge di Ohm per R1: Legge di Ohm per R2: Resistenza equivalente: Per N resistenze in serie la resistenza equivalente è data da:

Resistori in parallelo Il collegamento in parallelo si realizza collegando tutte le resistenze alla stessa d.d.p. R1 R2 A B i i1 i2 Legge di Ohm per R1: Legge di Ohm per R2: Resistenza equivalente: Per N resistenze in parallelo:

Leggi di Kirchoff “I legge: dei nodi” “La somma delle correnti che entrano in nodo deve essere eguale alla somma delle correnti che escono dal nodo stesso." Questa legge deriva dal principio di conservazione della carica, valido in ogni nodo. Le correnti che entrano e escono dai nodi del circuito sono note come “correnti di ramo”. Ciascun ramo deve avere una distinta corrente, Ii assegnata ad esso

Leggi di Kirchhoff : “II legge:delle maglie” “La somma algebrica delle differenze di potenziale rilevate su un circuito chiuso in un giro completo è nulla." e1 R1 e2 R2 I Muovendosi in senso orario sul circuito: + e1 - IR1 - IR2 - e2 = 0 La legge delle maglie esprime il fatto che, descrivendo un percorso chiuso lungo il circuito, ritorniamo allo stesso potenziale da cui eravamo partiti. La seconda legge di Kirchoff è un espressione del principio di conservazione dell’energia.

Amperometro e Voltmetro Amperometro: strumento usato per misurare correnti Deve essere connesso in serie. La resistenza interna di un amperometro deve essere la più piccola possibile. Voltmetro: uno strumento usato per misurare differenze di potenziale Deve essere connesso in parallelo. La resistenza interna di un voltmetro deve essere la più grande possibile.

Amperometro e Voltmetro Amperometro: misura correnti connesso in serie: bisogna “interrompere” un ramo di circuito ed inserire lo strumento. In pratica l’Amperometro è essenzialmente una resistenza di “shunt” (di caduta) Rs molto bassa, inserita nel ramo del circuito, con un voltmetro ad elevata “impedenza” connesso ai suoi capi (dello “shunt”) che misura la corrente di “shunt” come I = V/Rs Voltmetro: misura differenze di potenziale La resistenza interna di un voltmetro deve essere resa la più grande possibile rispetto alle resistenze presenti nel circuito dove effettuare la misura.

L’elettricità L’elettricità risiede nell’atomo Cos’è la corrente elettrica Vantaggi e svantaggi Conduttori e isolanti Tre grandezze della corrente Potenza ed energia

L’elettricità risiede nell’atomo Struttura dell’atomo: al centro c’è il nucleo formato da protoni e neutroni ben legati tra di loro; lontano dal nucleo si trovano gli elettroni. In ogni atomo i protoni, dotati di carica elettrica positiva, attraggono gli elettroni, di carica negativa, con una forza elettrica. L’elettricità è quindi la “colla” che tiene insieme l’atomo.

Cos’è la corrente elettrica Cavo di rame collegato al generatore: il filo di rame è collegato con una pila e una lampadina; l’elettrone si muove quindi a zig zag verso il morsetto positivo della pila, dal quale è attratto. Cavo di rame scollegato: l’interno del metallo è formato dai nuclei degli atomi e dai loro elettroni. E’ disegnato però solo un elettrone libero che si sposta tra i nuclei rimanendo però nella stessa zona.

Vantaggi e svantaggi Vantaggi: Svantaggi È un’energia comoda e facile da usare È un’energia pulita Si può trasportare con relativa facilità Può essere trasformata facilmente in altre forme di energia Svantaggi La produzione di elettricità partendo da altre fonti energetiche comporta una notevole perdita di energia. L’elettricità non può essere convenientemente accumulata Il trasporto dell’elettricità comporta una notevole perdita energetica

Conduttori e isolanti Conduttori: sono i materiali che si lasciano attraversare con facilità dalla corrente elettrica, come i metalli, le soluzioni elettrolitiche (per esempio acqua e sale) e i gas ionizzanti (come all’interno dei tubi al neon). Isolanti: sono la ceramica, il vetro, la gomma, le materie plastiche, il legno secco, l’olio e altre sostanze che impediscono il passaggio della corrente elettrica.

Il circuito elementare Un circuito elementare è costituito da: Un generatore di corrente, Un apparecchio utilizzatore, I fili conduttori di collegamento, Un interruttore.

Tre grandezze della corrente Intensità di corrente L’intensità di corrente unitaria corrisponde al passaggio di 6 miliardi di miliardi di elettroni al secondo attraverso una sezione del circuito; si misura in ampere (A). Resistenza E’ la capacità di un conduttore di opporsi al passaggio di corrente; si misura in ohm (Ω) e dipende dal materiale, dalla sezione e dalla lunghezza del conduttore. Tensione La tensione elettrica è il dislivello elettrico a cui vengono mantenuti gli elettroni e si misura in volt (V). Questo dislivello è creato dal generatore di corrente.

Potenza ed energia Potenza (watt): si calcola moltiplicando l’intensità della corrente che attraversa il filamento per la tensione alla quale è sottoposta. Energia (wattora): l’energia consumata da un apparecchio è misurata dalla sua potenza moltiplicata per il tempo di funzionamento (ore).

Gli effetti della corrente elettrica Effetto luminoso Effetto termico Effetto magnetico Effetto meccanico Effetto chimico Effetto fisiologico

Effetto luminoso : Lampade Lampada comune: dura circa 1000 ore di accensione, costa poco ma è poco efficiente, cioè consuma molto rispetto alla luce che emette. Lampada a fluorescenza: dura circa 8000 ore di accensione, è più costosa ma è molto efficiente, cioè consuma poco rispetto alla luce che emette.

Effetto termico: Ferro da stiro Il ferro da stiro è costituito da: - il manico con attacco del filo elettrico e pulsanti per il vapore; - il serbatoio dell’acqua; - la piastra, dotata di fori per l’uscita del vapore.

Effetto magnetico :Campanello elettrico Il campanello è formato da una parte meccanica (campana metallica e martelletto) e da un circuito elettrico con un elettromagnete. Funzionamento: premendo il pulsante l’elettromagnete si magnetizza, attira la lamina e il martelletto batte sul campanello; allo stesso tempo si interrompe il contatto con la vite, l’elettromagnete si smagnetizza e la lamina flessibile torna nella posizione di partenza.

Effetto meccanico: Frullatore Il frullatore è formato da tre elementi: - il basamento che contiene il motore con la parte elettrica e l’albero motore; - il bicchiere dotato sul fondo di un utensile formato da sei fruste di metallo; - il motore formato da due pezzi: la parte fissa (statore) e la parte rotante (rotore).

Pila: Effetto chimico Pila normale E’ formata da tre parti principali: - il contenitore cilindrico di zinco è il polo negativo (-); - l’elettrolita è la pasta nerastra con sali di ammoniaca che riempie il contenitore; - il bastoncino di carbone affondato nella pasta è il polo positivo (+). Pila alcalina: è una pila a lunga durata. Pile in serie: se si collegano in serie più pile da 1,5 volt, si ottengono tensioni multiple.

La scossa elettrica: Effetto fisiologico È l’azione che l’elettricità può compiere su un organismo vivente. Contatto diretto: la donna tocca un filo scoperto in tensione senza saperlo; se le suole sono di gomma non prende la scossa. Contatto indiretto: il ragazzo tocca la lavatrice che è in tensione per un cavo elettrico difettoso a sua insaputa.

La scossa elettrica Contatto diretto: la persona sta sistemando la presa senza avere staccato l’interruttore generale e per errore tocca i cavi. Contatto diretto: la donna tocca un filo scoperto in tensione senza saperlo; se le suole sono di gomma non prende la scossa. Contatto indiretto: il ragazzo tocca la lavatrice che è in tensione per un cavo elettrico difettoso a sua insaputa.

Per evitare la scossa Non tenere apparecchi elettrici sul bordo della vasca o lavandino. Non impugnare l’asciugacapelli con le mani bagnate. Non toccare la vite metallica del portalampada per cambiare una lampadina. Non avvolgere il filo sul ferro da stiro caldo.

THE END