( ) R R = + per k resistenze = + = R R R. Due modi base di collegare resistenze (=conduttori): Serie e parallelo Resistenze in serie: Stessa corrente
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- Arianna Carboni
- 5 anni fa
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1 Due modi base di collegare resisenze (=conduori): Serie e parallelo Resisenze in serie: Sessa correne φ 1 = i1 R1 φ = φ1 + φ = i1r 1 + ir φ ir = i = i = i φ = i R + R 1 1 R = R + R serie 1 serie = R R per resisenze Resisenze in parallelo: Sessa ensione i i 1 φ1 = R 1 φ1 φ i = i1 + i = + φ R1 R = R 1 1 φ1 = φ = φ i = φ + R1 R = + R R R parall R R = parall per resisenze
2 Problema: Come far circolare correne in un conduore Dissipazione di energia Necessia' di una sorgene di energia Generaore: produce energia per far circolare correne, in vari modi Circuio chiuso: Generaore + Resisenza j ds >, Γ linea chiusa angene alla correne Γ Se j = σ E : σ E ds > E ds > E non conservaivo Γ Possibile se: E non cosane con oppure Preseni forze non elerosaiche Γ E = E sa nel conduore j aniparallelo a E sa nel generaore Forze non elerosaiche nel generaore
3 Sulle cariche mobili: forze elerosaiche e non Non elerosaiche originae nel generaore Condizione sazionaria: Passaggio di correne coninua nel conduore Richiede diff. di poenziale coninua ai capi del conduore Forza eleromorice: agene fisico nel generaore che da' origine alla d.d.p. ai capi del conduore C. elerico: Eo = E + E *, E c. elerosaico, E Nel conduore solo E : c.oale in un puno qualsiasi del circuio E ds =, E conservaivo circuio B φ = E ds = Ri, legge di Ohm A E ds = Ri, E circuio o Nel generaore E A B E * ds = Ri * d = circuio E [ fem] [ ddp] = s * Ri, * o c. non elerosaico (c. eleromoore) non conservaivo ed E : forza eleromorice del generaore
4 Funzionameno di una baeria Le baerie sono disposiivi elerochimici nei quali viene generaa una forza eleromorice a seguio di reazioni chimiche. La forza eleromorice, come si ricordera, e definia come l inegrale di linea lungo un percorso chiuso (di solio coincidene con un circuio) di un campo elerico non conservaivo: essa cosiuisce di fao l agene fisico in grado di sposare le cariche lungo il circuio, conro l azione della resisenza. La pila Daniell, invenaa quasi anni fa come migliorameno della pila di Vola, e oggi poco usaa, puo essere usaa per comprendere piu agevolmene il meccanismo generale con cui funzionano ue le pile. Il funzionameno della pila e basao su reazioni di ossidoriduzione: ci sono semicelle, ognuna cosiuia da un meallo (diverso) immerso in una soluzione di solfao del meallo sesso. Le soluzioni hanno propriea eleroliiche, ossia conengono ioni +vi e -vi liberi: Zn + SO4 - Cu + SO4 -
5 Risulano energeicamene favorii i processi per cui: Gli aomi di Zn nell elerodo perdono e e cosi ionizzai migrano nella soluzione come Zn + (Ossidazione) L elerodo di Zn accumula carica -va Gli ioni Cu + nella soluzione acquisano e nell elerodo e cosi neuralizzai si deposiano come Cu meallico (Riduzione) L elerodo di Cu accumula carica +va Si sabilisce una differenza di poenziale fra gli elerodi che e la forza eleromorice della pila Nel caso esaminao i poenziali agli elerodi risulano Cu + + e Cu: E = +.34 V Zn + + e Zn: E =.76 V Quindi la reazione complea e Cu + + Zn Cu + Zn + con la comparsa di una forza eleromorice oale +.34 V (.76 V) = 1.1 V che puo meere in movimeno gli eleroni dallo Zn al Cu ramie un collegameno meallico eserno. Tuavia l accumulo di carica +va nella soluzione di una semi-cella e di carica -va nella soluzione dell alra semi-cella alera rapidamene gli equilibri agli elerodi, e rende sempre piu lene le reazioni di ossidazione e riduzione: per manenere cosane la velocia di reazione occorre manenere la neuralia
6 elerica delle soluzioni. A queso scopo viene sabilio un pone salino fra le soluzioni, ossia un canale di comunicazione conenene un sale inere, come NaCl o KNO3 : gli ioni posiivi, come Na + o K +, migrano verso la soluzione con eccesso di carica -va, e viceversa, manenendo cosane la neuralia elerica e quindi la velocia di reazione.
7 Leggi di Kirchoff Ree elerica: Inerconnessione di generaori e resisenze ramie conduori filiformi, spesso considerai come ideali ( = privi di resisenza) Caraerizzaa da Nodi Inerconnessioni di 3 o + conduori Maglie Percorsi chiusi fra nodi Analisi delle rei (in regime sazionario): Deerminazione delle correni nei rami e delle differenze di poenziale fra i nodi e un poenziale di riferimeno I legge di Kirchoff: La somma algebrica delle correni in un nodo qualsiasi (p es considerando - ve le enrani, +ve le usceni) e nulla Dimosrazione: Eq. di coninuia': ρ j+ = Condizioni sazionarie: i = ρ = j = j solenoidale Linee di campo chiuse Assenza di sorgeni/pozzi Φ j = j ds = S S sup. chiusa aorno a un nodo j ds = j S = i = S S
8 Esempio: i1 i i3 + i4 + i5 = II legge di Kirchoff La somma algebrica delle f.e.m. in una maglia qualsiasi e uguale alla somma algebrica delle d.d.p. ai capi delle resisenze preseni nella maglia. Regole sui segni: i R = E j j Immaginando di percorrere ua la maglia da un puno qualsiasi fino ad arrivare allo sesso puno, si sceglie convenzionalmene un verso +vo per il percorso lungo ua la maglia, p es quello orario 1) Se i e nel verso +vo i R +va, alrimeni va ) Se E j viene araversaa dal polo vo a quello +vo E j e +va, alrimeni va
9 Dimosrazione: Legge di Ohm, generalizzaa alla presenza di generaori, per un ramo qualsiasi j: V + E = R i V j j Tj j j d.d.p. ai capi del ramo E gen. -esimo del ramo j-esimo R i j j Tj res. equivalene del ramo correne nel ramo Sommando su ui i rami della maglia: V + E = R i j j Tj j j j j Maglia chiusa, V E = j j j saico V = R i Tj j j j Esempio: R1i 1 + R3i R3i3 + R4i4 = E1 E E3 + E4
10 Carica e scarica di una capacia Leggi di Kirchoff: applicabili a circuii in CC Approssimaivamene corree anche per il caso di correni lenamene variabili Trascurao l effeo di campi magneici variabili Carica/Scarica lena di una capacia ramie una resisenza 1) Carica: Q = per = : carica iniziale nulla V V = Ri, V ddp isananea ai capi di R Incremeno in Q i + va dq = id Q V = C Q dq V = R dq C d i = d dq Q V + =, RC cos.di empo del circuio d RC R In. gen. omogenea: Q = Ae In. par. non omogenea: Q = CV Q = Ae + CV Q = A + CV = A = CV Q = CV 1 e
11 Q V = = V 1 e C dq CV V i = = e = e d R i() 1.5 V/R Vc 1.5 V
12 ) Scarica: Q = Q per = : carica iniziale Decremeno in Q i + va Q V = C Q dq = R dq C d i = d dq Q + =, RC cos. di empo del circuio d RC Inegrale generale: Q = Ae Q = Q A = Q Q = Q e Q Q = = C C dq CV V i = = e = e d R V e Ve
13 Osservazioni: Chiusura isananea dell'inerruore non fisica Alcune grandezze sono disconinue per = Non esise la derivaa in =! Eq. differenziale valida su un dominio limiao: >, < Usando una successione di chiusure con duraa finia Scomparsa delle disconinuia' OK Sol. rovaa come limie della successione delle soluzioni coninue Curiosia': Limie della successione di soluzioni coninue: disconinuo!
14 Bilancio energeico nella scarica En. dissipaa nella resisenza: V V e dw = Pd = d = d R R V W V e W = dw = d = e R R V 1 W = = CV R En. elerosaica iniziale compleamene dissipaa in R Bilancio energeico nella carica Lavoro compiuo dal generaore: dw = V dq W = Q V = CV gen gen Lavoro compiuo a V = V cosane! En. dissipaa nella resisenza: E max V e de = PJouled = i Rd = d R E = de = V 1 E = = CV R V e V V d = e d = e R R R En. spesa dal generaore per mea' dissipaa in R; l'alra mea' come en. elerosaica in C
Q V CAPACITÀ ELETTRICA. coulomb volt. Quando ad un conduttore isolato viene conferita una carica elettrica Q, esso assume un potenziale V.
APAITÀ ELETTRIA uando ad un conduore isolao viene conferia una carica elerica, esso assume un poenziale V. Si definisce capacià elerica Unià di misura della capacià elerica nel S.I. = V farad = F= Dipende
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