La corrente elettrica Igor Tarantino Maria Teresa Muscari Tomajoli Nando Rotello Guglielmo Hassler

Solo dopo l'invenzione della pila di Volta (1799), a partire dall'inizio dell'Ottocento, gli scienziati hanno iniziato a studiare e a indagare le correnti elettriche, costruendo una vera e propria formalizzazione di questi fenomeni.

Corrente elettrica Chiamasi «corrente elettrica» il moto ordinato di cariche elettriche.

i=ΔQ/Δt Intensità di corrente Per poter indicare quanto è grande la corrente elettrica si utilizza la formula seguente: i=ΔQ/Δt. O anche spiegata come: Si chiama intensità di corrente elettrica il rapporto tra la quantità di carica che attraversa una sezione del conduttore e l’ intervallo di tempo che impiega nell’attraversarlo. La formula viene misurata in Coulomb/secondi (C/s), successivamente modificato in Ampère (un omaggio al fisico André Marie Ampère). i=ΔQ/Δt

Verso della corrente elettrica Il verso della correte elettrica convenzionale è quello in cui si muovono le cariche positive, da punti a potenziale elettrico più alto a punti a potenziale elettrico più basso. Nei metalli, invece, il verso è opposto a quello in cui si muovono gli elettroni.

Corrente continua Chiamasi «corrente continua» un tipo di corrente che non cambia nel tempo. Si chiama «Generatore ideale di tensione continua» un dispositivo che ha la capacità di mantenere ai suoi estremi una differenza di potenziale costante per un tempo indeterminato e qualunque sia la corrente da cui è attraversato

1- Circuito elettrico Un circuito elettrico è costituito in generale da un insieme di conduttori, collegati tra loro e collegati ai poli di un generatore di tensione. Il più semplice circuito elettrico può essere costruito collegando ai poli di una pila un filo metallico. All'interno del filo metallico passa la corrente elettrica ( nel verso convenzionale che va dal polo positivo al polo negativo). Se tagliamo il filo metallico in un punto e alle due estremità del filo colleghiamo una lampadina, la corrente che circola nel filo verrà spesa per accendere la lampadina. La pila fornisce alle cariche l'energia sufficiente per muoversi, ovvero a produrre una corrente elettrica, che, muovendosi lungo il filo metallico, giunge alla lampadina dove si ha la trasformazione dell'energia da elettrica a luce e calore

2- Circuito elettrico Il circuito elettrico può essere chiuso o aperto. Si dice chiuso se la catena dei conduttori non è interrotta e aperto se in esso non c’ è corrente. Chiuso: La catena dei conduttori non è interrotta Aperto: la catena dei conduttori è interrotta

Collegamenti in serie ed in parallelo In serie: più conduttori sono collegati in serie se sono posti in successione tra loro. In essi passa la stessa corrente elettrica. Un esempio possono essere le lampadine dell’albero di Natale: Quando una lampadina brucia il circuito si apre, il collegamento si interrompe e quindi tutte le altre si spengono In parallelo: più conduttori sono collegati in parallelo se hanno le prime estremità connesse tra loro o anche i secondi estremi connessi tra loro. Essi sono sottoposti alla stessa differenza di potenziale. La connessione in parallelo consente ai singoli utilizzatori di funzionare in modo indipendente. Per esempio, si puo’ tenere spenta la lavatrice mentre il televisore è acceso. Questo non accadrebbe se la connessione fosse in serie. serie parallelo

Prima legge di Ohm NEI CONDUTTORI OHMICI L’INTENSITA’ DI CORRENTE E’ DIRETTAMENTE PROPORZIONALE ALLA DIFFERENZA DI POTENZIALE APPLICATA AI LORO CAPI. i=ΔV/R (L’ intensità di corrente elettrica è direttamente proporzionale alla differenza di potenziale ed inversamente proporzionale alla resistenza elettrica.)

I resistori In serie In parallelo Si chiama resistore un componente elettrico che segue la prima legge di Ohm. Per esempio, un filo di rame o di alluminio è un resistore. Su alcuni di essi è presente una sequenza di anelli colorati che, attraverso un codice, permettono di leggere qual è il valore della loro resistenza. In serie In parallelo

I resistori in serie Si chiama resistenza equivalente della rete di resistori quella di un singolo resistore che, sottoposto alla stessa differenza di potenziale ΔV a cui è soggetta l’intera rete, assorbe dal generatore la stessa corrente elettrica Se indichiamo con ieq tale corrente, la resistenza equivalente Req è data dalla formula Req = ΔV/ieq

La formula per definire la resistenza di più resistori posti in serie è la seguente: R=R1+R2+R3+… DIMOSTRAZIONE Per la prima legge di Ohm, ΔV1=R1i e ΔV2=R2i. Sostituendo queste espressioni alla formula della differenza di potenziale (ΔV=ΔV1+ΔV2) otteniamo la seguente formula: ΔV = R1i+R2i = (R1 + R2)i Infine, sostituiamo questa formula appena ottenuta nella formula della resistenza equivalente (Req = ΔV/ieq) e la formula dell’intensità della corrente (ieq = i) per ottenere la formula finale Req = Δ/ieq = (R1 + R2)i/i = R1 + R2

I resistori in parallelo L’intensità equivalente dei resistori in parallelo si calcola nel seguente modo: ieq(parallelo) = i1+i2 Se si hanno più resistori collegati in parallelo, l’inverso della loro resistenza equivalente Req è uguale alla somma degli inversi delle resistenze dei singoli resistori: 1/Req = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + … Dimostriamo la formula nel caso di due resistori. Essendo in parallelo, essi sono sottoposti alla stessa differenza di potenziale ΔV mantenuta dal generatore, dunque si ha i1 = ΔV/R1 i2 = ΔV/R2 Sostituendo la precedente formula con la formula ieq(parallelo) = i1+i2 ottiene 1/Req = ieq/ΔV in modo da ottenere: 1/Req = ieq/ΔV = 1/ΔV(ΔV/R1 + ΔV/R2) = 1/ΔV(1/R1 + 1/R2)ΔV = 1/R1 + 1/R2

Prima legge di Kirchhoff La prima legge di Kirchhoff o legge dei nodi stabilisce che la somma delle intensità di corrente entranti in un nodo è uguale alla somma di quelle uscenti. Un nodo è un punto in cui convergono tre o più conduttori. Seconda legge di Kirchhoff La seconda legge di Kirchhoff o legge delle maglie, afferma che la somma algbrica delle differenze di potenziale che si incontrano percorrendo una maglia è uguale a zero.

P=Ri Potenza dissipata 2 Si chiama potenza dissipata dal resistore la rapidità con cui l’energia elettrica è trasformata in energia interna del resistore 2 P=Ri R= resistenza I= intensità di corrente

La forza elettromotrice Kilowattora Un kilowattora è l’energia assorbita in un’ora da un dispositivo che dissipa la potenza di 1000W: 1KWh = 1000W x 3600s = 3.6 x10 J 6 La forza elettromotrice La forza elettromotrice fem di un generatore è il rapporto tra il lavoro W che esso compie per spostare una carica q al suo interno e la carica q stessa fem = W/q W = lavoro q = carica elettrica

R = pl/A Seconda legge di Ohm La seconda legge di Ohm afferma che la resistenza di un filo conduttore è direttamente proporzionale alla sua lunghezza inversamente proporzionale alla sua area trasversale. Tutto ciò dipende però dal materiale del filo conduttore poiché in ogni materiale la corrente passa in modo diverso. R = pl/A R = resistenza elettrica p = costante di proporzionalità (chiamata “resistività”), dipende dal particolare materiale con cui è fatto il filo e dalla sua temperatura L = lunghezza A = area trasversale

Il Touch screen capacitivo Il principio di funzionamento è il seguente: ai quattro angoli della lamina di ossido conduttivo viene applicata una tensione opportuna, così da generare un campo elettrico uniforme sulla superficie stessa. La tecnologia capacitiva consente di rilevare la posizione in cui è stato toccato uno schermo tattile monitorando i valori di capacità elettrica (o capacitanza) che si registrano al variare della distanza relativa fra due parti conduttive. L’avvicinamento del dito allo schermo, infatti, altera il valore del campo elettrico: il dito dell’utilizzatore costituisce l’armatura di un condensatore, connessa a terra, lo strato conduttivo l’altra armatura, mentre lo strato di vetro funziona da dielettrico. Questa configurazione consente il passaggio di una piccola quantità di corrente, il cui effetto si manifesta nei circuiti agli angoli del substrato sottoforma di oscillazioni dei valori di frequenza ed è percepito dall’elettronica di controllo.

Touch screen resistivo I dispositivi touch screen più noti e maggiormente diffusi, a causa della loro versatilità, sono quelli a funzionamento resistivo. Questo tipo di tecnologia racchiude numerose varianti realizzative le quali presentano, comunque, un certo numero di caratteristiche comuni. L’architettura, per esempio, si può identificare per tutte le tipologie come segue: lo schermo è composto da due pannelli, rivestiti, sullo lato comune di affaccio, da una sottile patina conduttrice. I due rivestimenti conduttivi, separati da una sottile intercapedine di aria e da apposite sferette (dette punti separatori), in configurazione di riposo non vengono a contatto fra loro, garantendo un isolamento elettrico fra gli stessi. Durante il funzionamento viene applicata, in maniera opportuna, una differenza di potenziale fra i due strati e, poiché la superficie rivolta verso l’utente dello strato più esterno è flessibile, il tocco dell’utilizzatore fa sì che i due pannelli vengano a contatto in un punto. Ciò si traduce nella chiusura di un circuito elettrico i cui dati caratteristici permettono di effettuare la misurazione.

Dunque…E’ meglio il touchscreen capacitivo o quello resistivo Dunque…E’ meglio il touchscreen capacitivo o quello resistivo? In ognuno dei casi sono presenti sa vantaggi che svantaggi, per cui la scelta della migliore tecnologia varia a seconda dell’ utilizzo che l’utente farà del dispositivo. Il touchscreen resistivo permette l’ utilizzo di un pennino che consente di ottenere una maggiore precisione e rende possibile la scrittura a mano libera. Funziona praticamente in qualsiasi condizione ambientale, è più economico, consente di evitare il formarsi di impronte digitali ed è più resistente agli urti. Questa tecnologia è utilizzata su dispositivi di fascia medio-bassa. Il touchscreen capacitivo, invece, è più costoso e meno preciso, ma permette un utilizzo più gradevole grazie allo sfioramento, e si presta meglio alle interfacce multitouch. Inoltre il display, grazie alla presenza del vetro,è più nitido e luminoso. Questa tecnologia è attualmente quella più richiesta dal pubblico ed è utilizzata su dispositivi di fascia alta.

L’intensità di corrente viene misurata con uno strumento chiamato «amperometro» Analogico Digitale

Amperometro L’amperometro è uno strumento che viene usato per misurare l’intensità della corrente elettrica. Il suo nome deriva dall’unità di misura utilizzata per misurare la corrente e dal nome del fisico Andrè-Marie-Ampère. Come altri strumenti della sua categoria (come ad esempio il voltometro, wattmetro, frequenziometro) ha 3 categorie importanti: Classe di precisione Portata Risoluzione.

Amperometro - 2 Un altro parametro importante su cui tener conto è quello della tensione di isolamento. Di un amperometro è importante sapere il tipo di CORRENTE misurata: Corrente continua oppure alternata ed in quest’ultimo caso se è solamente sinusoidale oppure anche a forma di onda diversa. Gli amperometri magneto-elettrici misurano la corrente per mezzo di un’indiretta misurazione del campo magnetico che viene generato da essa. Il primo prototipo di amperometro è stato proprio magneto-elettrico ed è stato il galvanometro di Deprez-d’Arsonva L’amperometro ideale è un bipolo la cui resistenza è nulla ed a causa di ciò, la sua inserzione in serie a qualsiasi ramo del circuito non altera in alcun modo il funzionamento del circuito stesso.

Voltmetro Il voltmetro viene utilizzato per misurare la differenza di potenziale elettrico che esiste tra due punti di un circuito. L’unità di misura è il “Volt” con il simbolo V. L’unità di misura è chiamata così in onore del fisico italiano Alessandro Volta. Anche questo strumento ha come categorie importanti: Classe di precisione Portata Risoluzione

Voltmetro - 2 Di un voltmetro è importante sapere il tipo di TENSIONE misurata: tensione continua oppure alternata ed in quest’ultimo caso se è solamente sinusoidale oppure anche a forma di onda diversa. Non bisogna confondere il voltmetro (che misura la tensione elettrica) con l’amperometro (che misura la carica elettrica). Nella realtà non esiste un voltmetro ideale, ma nella teoria ha un’importante ruolo nella simulazione dei circuiti.

FINE! …speriamo di non avervi elettrizzati troppo…