CORRENTE ELETTRICA, LEGGE DI OHM, RESISTENZE IN SERIE E IN PARALLELO E LEGGI DI KIRCHOFF PER I CIRCUITI In un condensatore la carica Q = C DV che può accumulare dipende oltre che dalla tensione DV tra le sue armature, dalla sua capacità C =eS/d, cioè da dati geometrici (S, d) e dal dielettrico (e) a una certa temp. T. Analogamente in un resistore la corrente i=DV/R dipende oltre che da DV, da due dati geometrici, dal materiale e anche dalla temperatura, essendo R= rl/S, con rT (resistività) per cui vale:rT =r(1+at).

La resistività r dipende poi dalla temperatura T. LA LEGGE DI OHM, VALE PER LE CORRENTI i NEI CONDUTTORI SOLIDI (METALLI, GRAFITE) O LIQUIDI (ELETTROLITI = ACQUA + ACIDI, BASI O SALI). NEI PRIMI i E’ FLUSSO DI ELETTRONI DI CONDUZIONE , NEI SECONDI DI IONI NEI 2 VERSI. Come nei tubi sottili dove, a causa dell’attrito, la portata p di un liquido è direttamente prop. alla diff.DP di pressione agli estremi (Poiseuille) inversamente alla sua lunghezza l ed inoltre aumenta al crescere della sezione S, vale: i =DV(S/lr)=DV/R, dove R =rl/S è la resistenza elettrica di un resistore lungo l e sezione S. La resistività r dipende poi dalla temperatura T. Legge analoga vale per il calore: Q/t =lDTS/l.

LA RESISTIVITA’ NEI VARI MATERIALI PASSANDO DAI CONDUTTORI AGLI ISOLANTI (DOVE E’ PRATICAMENTE INFINITA) ATTRAVERSO I SEMICONDUTTORI Nel rame, il conduttore più usato e secondo solo all’argento, un filo lungo 1 m e con sezione 1mm2, ha resistenza R=0,0170 W. In tutti i conduttori r cresce al crescere della temperatura perché aumenta con essa il numero d’urti tra gli elettroni della corrente e gli ioni positivo del conduttore che libera calore (effetto Joule). Per i semiconduttori invece aumenta: aumentano gli elettroni.

NEL CASO DEI CONDUTTORI LIQUIDI IL PASSAGGIO DELLA CORRENTE AVVIENE CON TRASPORTO DI MATERIA (IONI). Il passaggio della corrente nei liquidi avviene grazie agli ioni degli acidi/basi/sali disciolti. Essi diventano atomi o molecole neutre quando si scaricano agli elettrodi. Ogni passaggio di corrente nei liquidi determina quindi l’elettrolisi, cioè una (o più) reazioni chimica che si avvale della corrente stessa. La quantità di sostanze depositate può calcolarsi con la legge di Faraday.

LE LEGGI DI KIRCHOFF GENERALIZZANO LE LEGGI DI OHM E SI APPLICANO A OGNI CIRCUITO CON GENERATORI E RESISTORI PER CALCOLARE LE VARIE CORRENTI. Ogni circuito complesso viene ricondotto a tante maglie e nodi. Non essendoci nei nodi accumulo di cariche, la somma delle correnti entranti uguaglia sempre quella delle uscenti. In ogni maglia invece la somma algebrica delle f.e.m. dei generatori è pari alla somma delle “cadute di potenziale” nei resistori. Si ottiene così un sistema di equazioni per le correnti.

STRUMENTI ELETTRICI DI MISURA E LORO INSERIMENTO IN UN CIRCUITO In pratica, se non si è in un laboratorio, si fa uso del tester, strumento multiuso che misura correnti, tensioni, resistenze e altro ancora, a seconda di come viene inserito nel circuito.

Per una simulazione Excel al computer del tester come voltmetro – amperometro (con 1o 2 resistenze in parallelo) cliccare qui sotto. SIMULATORE TESTER (foglio 1)

LA CORRENTE E’ UN IMMANE FIUME DI ELETTRONI - PROSSIMO AL NUMERO DI AVOGADRO - MA CHE AVANZA IN UN CIRCUITO (DI CONDUTTORI SOLIDI) CON VELOCITA’ IRRISORIE DI POCHI CM ALL’ORA. Questa è pero’ la velocità di migrazione che acquistano non appena il generatore crea un campo in un circuito chiuso (se aperto si ammucchiano solamente al catodo [-] e si riducono all’anodo [+] pronti a …partire). La velocità di ciascun elettrone è al contrario enorme (sui100 km/s) ma è caotica e in tutte le direzioni, visto che continuamente urtano contro gli ioni del metallo che proprio per questo motivo vibrano sempre di più ( -> effetto Joule).