Fondamenti di Elettricità: Corrente, Tensione e Leggi di Ohm
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1) Cos’è la corrente elettrica? La corrente elettrica è il flusso ordinato di cariche elettriche che attraversa un conduttore. Si misura come la quantità di carica che attraversa una sezione del conduttore nell’unità di tempo.
- Intensità di corrente: I=
- unità di misura: ampere (A)
- Q in coulomb (C), in secondi (s).
2) Verso della corrente: Per convenzione si considera come verso della corrente il verso di spostamento delle cariche positive.
(Nota: negli metalli le cariche che si muovono sono elettroni, quindi il loro moto reale è opposto al verso convenzionale della corrente.)
3) Cosa è il generatore di tensione? Perché è necessario? Un generatore di tensione (es. Pila, batteria, alimentatore) è un dispositivo che mantiene una differenza di potenziale (ddp) fra i suoi terminali, fornendo energia elettrica alle cariche per spostarsi nel circuito.
È necessario perché senza una ddp costante le cariche non avrebbero lavoro continuo che le spinga: il generatore fornisce l’energia che viene poi dissipata (es. In resistenze) o immagazzinata.
4) Resistenza: completamento frasi
3) Cosa è il generatore di tensione? Perché è necessario? Un generatore di tensione (es. Pila, batteria, alimentatore) è un dispositivo che mantiene una differenza di potenziale (ddp) fra i suoi terminali, fornendo energia elettrica alle cariche per spostarsi nel circuito.
È necessario perché senza una ddp costante le cariche non avrebbero lavoro continuo che le spinga: il generatore fornisce l’energia che viene poi dissipata (es. In resistenze) o immagazzinata.
4) Resistenza: completamento frasi
- La resistenza è una grandezza che misura la tendenza di un conduttore ad opporre resistenza al passaggio della corrente.
- Si misura in ohm (Ω).
- Il suo simbolo è: R.
5) Leggi di Ohm Prima legge di Ohm (legge locale per un conduttore ohmico)
Formula:
Dove V è la ddp ai capi del conduttore, I l’intensità di corrente e R la resistenza.
Significato: la ddp ai capi di un conduttore è proporzionale alla corrente che lo attraversa; la costante di proporzionalità è la resistenza.
Seconda legge di Ohm (relazione con resistività)
Formula:
Formula:
- = resistività del materiale (Ω·m),
- L = lunghezza del conduttore (m),
- A = area della sezione (m²).
Significato: la resistenza dipende dal materiale (ρ), dalla lunghezza e dalla sezione: aumenta con L e diminuisce con A.
Ricorda: la resistività \rho cambia a seconda del materiale; unità: Ω·m.
6) Effetto Joule
Descrizione: L’effetto Joule è il riscaldamento che si verifica in un conduttore percorso da corrente: le cariche che si muovono urtano gli ioni del reticolo e trasferiscono energia, che si manifesta come calore.
Formule per la potenza dissipata (P):
P =
- P in watt (W), V in volt, I in ampere, R in ohm.
7) Superconduttività: La superconduttività è il fenomeno per cui, in alcuni materiali portati a temperature molto basse (vicino allo zero assoluto), la resistenza diventa esattamente zero e il materiale può condurre corrente senza perdite di potenza per effetto Joule. Questi materiali vengono detti superconduttori. Il fenomeno è accompagnato dall’effetto Meissner (espulsione del campo magnetico).
8) La corrente ed il corpo umano: La corrente che attraversa il corpo umano può essere pericolosa: anche correnti relativamente piccole possono causare scosse, contrazioni muscolari o arresto cardiaco.
- Piccole correnti (ordine mA) possono essere percepite; correnti maggiori (ordine decine di mA) possono essere pericolose; correnti molto elevate possono provocare gravi danni o esiti fatali.
Regola pratica di sicurezza: non mettere mai il corpo in contatto con conduttori sotto tensione e USA dispositivi di protezione (interruttori differenziali, guanti isolanti, ecc.).
9) ESERCIZI — svolgimenti Esercizio A
Testo: In un conduttore passa una corrente di I = 1,25 A, quando la ddp applicata è V = 330 V. Calcola la resistenza.
Svolgimento: uso R =
R =
Risultato:
(Conferma: soluzione data 264 Ω.)
Esercizio B
Testo: Una corrente attraversa un conduttore che ha una resistenza di R = e presenta ai suoi capi una ddp di V = 128. . Calcola l’intensità di corrente elettrica.
Svolgimento: uso I =
I =
Risultato:
(Conferma: soluzione data 0,32 A.)
Esercizio C
Testo: Un conduttore avente una resistenza di R = è percorso da una corrente di I = . Trova la potenza assorbita dal conduttore.
Svolgimento: uso P =
P =
Risultato:
(Conferma: soluzione data 32 W.)
Esercizio D (filo d’oro)
Testo: Un filo d’oro è lungo L = 0,25 m ed ha una sezione di 2,4 mm^2. Sapendo che la resistività dell’oro è , trova la resistenza del filo.
Esercizio D (filo d’oro)
Testo: Un filo d’oro è lungo L = 0,25 m ed ha una sezione di 2,4 mm^2. Sapendo che la resistività dell’oro è , trova la resistenza del filo.
Formula:R=
Calcolo:
A =
R =