Lezione L6. 1. Conduttori Ohmici; 3. Legge di Ohm; 5. Correnti Continue ed Alternate. FISICA GENERALE II, Cassino A.A

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Leona Miele
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1 Lezione L6. Conduttori Ohmici;. esistenza Elettrica e esistività; 3. Legge di Ohm; 4. Legge di oule-lenz; 5. Correnti Continue ed Alternate. 005 Carmine E. Pagliarone

2 Densità di corrente elettrica e Corrente ds Φ dq d( ρ) d( ρ x S) dx ρ S S ρ v dt dt dt dt ρ v Se passiamo da una set di particelle aventi tutte la stessa velocità ad una insieme fisico di particelle (ensamble) dobbiamo includere considerare il fatto che i nostri elettroni hanno una distribuzione di velocità e pertanto occorre considerare la media delle velocità: ρ < v > <v> lo possiamo prendere ad esempio dalla statistica di Maxwell-Boltzmann

3 Conservazione della Carica Dalla conservazione della carica elettrica scaturisce che: dq dt 0 dq d ( ρd) ρ dt dt t ds d S d dq ρ d dt t vale indipendentemente dal volume considerato 0 ρ t 0 Questa relazione esprime il Principio di Conservazione della Carica espresso in foma differenziale

4 esistenza e Legge di Ohm Georg Ohm (~ 80 Tedesco) determino che la corrente che passa attraverso un conduttore e proporzionale alla differenza di potenziale applicata alle estremita : K [] [A] [ Ω] esistenza /(Conduttivita ) Legge di Ohm

5 F U Conduttori Ohmici: se ee σ E ρv σe σ U L σ ( S ) L Sσ du σ dx L L σ S ρl S S ) σ Conducibilita Elettrica del Mezzo; ) ρ (/σ) esistivita ;

6 esistenza e esistività Consideriamo un filo di sezione trasversale A e lunghezza l. esistenza? L/ S L? resistivita units: O.m? e legato solo a proprieta microscopiche macroscopiche del materiale. S L dipende dal materiale e dalle sue caratteristiche geometriche. ρ S

7 esistività e Temperatura La resistività? della maggior parte dei materiali aumenta linearmente con la temperatura:? T? o [ a(t-t o )] dove? o e il valore di riferimento ad una temperatura T o (tipicamente 0 C o 0 C) e a e il Coefficiente di resistivita della Temperatura Materiale Argento ame Ferro Silicio etro? [Om].59 x x x a [ C - ]

8 Legge di oule-lenz Determinare la Potenza dissipata, per unità di volume, da un elettrone della banda di conduzione in un conduttore. F ee σ E ρv σ σ σe F dp F v F F e e e L σ P dp S dx L σ S σ S ( S) σ P

9 esistenze in Serie N N N N N ( N ) TOT N e s TOT esistenza esistore

10 FSCA GENEALE, FSCA GENEALE, Cassino A.A. 004 Cassino A.A Carmine Elvezio Pagliarone esistenze in Parallelo N TOT TOT N N N s N TOT e N N

11 esistenze in Serie e in Parallelo N esistenze in Serie: Tot N j j Per N esistenze in parallelo: N Tot j j

12 Potenza Elettrica L Energia Elettrica du richiesta per muovere un elemento di carica dq attraverso una differenza di potenziale (d.d.p.) : du dq du d Potenza [ dq] dt dt dq (se e' constante) dt Legge di Ohm Potenza Elettrica: P /

13 Esercizio : Linea Elettrica di Potenza Una linea elettrica e realizzata utilizzando fili di rame aventi un diametro di.0 cm. a) Qual e la esistenza di km di linea di potenza? b) Qual e la ddp necessaria alle estremita di un filo per avere una corrente di 0 3 A? c) Qual e la potenza elettrica dissipata dalla Linea elettrica in oggetto?

14 Esercizio Dato un Forno a microonde che funziona a 0 con una potenza di 600 W. a) Qual e la Corrente necessaria? b) Quale e la esistenza del forno? c) Quanta Energia viene usata in 5 minuti? L apparato Zebra della Nevada Terawatt Facility eroga una corrente di 0 6 A con una ddp di x0 6 in 00 ns ad un filo delle dimensioni di un capello riscaldandolo ad una temperatura confrontabile a quella della corona solare (M). a) Qual e la Potenza? b) Quanta energia viene erogata al filo? c) Quanta carica viene erogata al filo?

15 Correnti Alternate Generatori Elettrici di una centrale elettrica producono una corrente alternata che inverte direzione 00 volte al secondo in Europa e 0 volte in U.S. La d.d.p. (voltaggio) nonche la corrente sono sinusoidali: o sin(pft) o sin? t Frequenza: f? /(p) ) [s - ] Periodo: T /f p/? Correnti Alternate

16 o sinωt P o Correnti Alternate:,, P sin ωt Legge di Ohm: or / o sinωt Potenza: P ( ) o o sin ω t sin ω t sin ω t o La potenza e dipendente dal tempo ed e sempre positiva Potenza Media: P o o

17 MS:,, P o rms o o rms o P P o ( ) rms rms ( ) rms o rms rms rms Per il calcolo rms e rms per le AC corrispondono a e per le DC

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