Corrente elettrica. Definizione. dq i = dt. Unità di misura. 1Coulomb 1 Ampere = 1secondo. Verso della corrente

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1 Nome file j:\scuola\cosi\coso fisica\elettomagnetismo\coente continua\coenti elettiche.doc Ceato il 05/1/ Dimensione file: byte Elaboato il 15/01/004 alle oe.37.13, salvato il 10/01/ stampato il 15/01/ Web: Coente elettica Definizione dq i = dt Unità di misua 1Coulomb 1 mpee = 1secondo Veso della coente Si considea coe veso della coente quello seguito dalle caiche positive che quindi si spostano da punti a potenziale elevato veso punti a potenziale più basso Nodo e pima legge di Kichhoff Il punto di unione di almeno 3 conduttoi è detto nodo; pe esso vale la legge ai nodi o pima legge di Kichhoff: la somma delle coenti entanti eguaglia la somma delle coenti uscenti dal nodo. Questa legge deiva dalla consevazione della caica elettica: nel tempo dt attaveso la supeficie ideale tatteggiata enta una caica dq 0 mente escono le caiche dq1 e dq, quindi dq 0 = dq1 + dq Se le caiche sono potate da coenti continue si avà dq = 0 i0dt dq = i dt dq = i dt 1 1 Da cui dq0 dq1 + dq = e infine i = i1 + dt dt 0 i Densità di coente La coente elettica viene anche definita come il flusso del vettoe densità di coente elettica una sezione del conduttoe Se il vettoe J è unifome sulla sezione avò i = J d = Φ = i J d i = J J = i ( J ) J attaveso 1/8

2 Nome file j:\scuola\cosi\coso fisica\elettomagnetismo\coente continua\coenti elettiche.doc Ceato il 05/1/ Dimensione file: byte Elaboato il 15/01/004 alle oe.37.13, salvato il 10/01/ stampato il 15/01/ Web: Calcolo velocità di deiva degli elettoni nel conduttoe Caica nel volume V V = L q = ( nl)e Tempo di pecoenza del volume V t = L v d ( nl) q e i = = J = v d = nev d t L v d = J ne J = nev d Resistenza e esistività i capi di un conduttoe viene applicata una diffeenza di potenziale V, nel conduttoe scoeà una coente i e il appoto fa V e i definisce la Resistenza elettica del copo V R = i 1 ohm = 1Ω = 1volt 1mpee L unità di misuaè l ohm Legge di Ohm La definizione di esistenza non è da confondesi con la legge di Ohm che descive una popozionalità dietta fa V e i; questa è veà solo pe conduttoi ohmici ovveo che pesentano un appoto costante fa V e i. V = Ri E una legge empiica che lega le due gandezze diffeenza di potenziale e coente attaveso una popozionalità dietta. Legge di Ohm in foma diffeenziale Patendo dalla legge di Ohm Pongo poi ρ = R da cui L V = Ri si ottiene EL R = da cui J E R =. L J L R = ρ che espime la fa la esistenza, la geometia dell oggetto di cui si vuole stimae la esistenza, e il mateiale di cui è fatto. /8

3 Nome file j:\scuola\cosi\coso fisica\elettomagnetismo\coente continua\coenti elettiche.doc Ceato il 05/1/ Dimensione file: byte Elaboato il 15/01/004 alle oe.37.13, salvato il 10/01/ stampato il 15/01/ Web: La quantità ρ è la esistività misuata in o l equivalente ρ = E J E = ρj Ω m da cui si avà 1 J = σe essendo σ la conducibilità elettica σ = ρ La esistività dipende anche dalla tempeatua attaveso l equazione [ ] ρ ρ0 = ρ0α( T T0 ) o anche ρ = ρ 1+ α 0 ( T T 0 ) Legge di Ohm a livello micoscopico livello micoscopico la pesenza di campo elettico povoca una deiva delle caiche. Queste pocedono acceleando fino a che incontano il eticolo conto cui sbattono paticamente femandosi e icominciando ad acceleae dopo ogni uto. Fa due uti intecoe il tempo τ, libeo tempo medio. Calcolo innanzitutto l acceleazione degli elettoni F ee a = = m m da cui si icava la velocità di deiva Ricodando la elazione si avà da cui v d ee = aτ = τ m J v d = ne ee m τ = J ne e ne e nτ J = τ = E m m E m J 1443 e nτ = ρ m ρ = e nτ La esistività dipende dalla massa delle paticelle, dalla caica elettica, dalla densità di paticelle e dalla loo mobilità espessa attaveso il libeo tempo medio. 3/8

4 Nome file j:\scuola\cosi\coso fisica\elettomagnetismo\coente continua\coenti elettiche.doc Ceato il 05/1/ Dimensione file: byte Elaboato il 15/01/004 alle oe.37.13, salvato il 10/01/ stampato il 15/01/ Web: CODICE COLORI RESISTENZE Resistoi con 4 anelli coloati Il valoe esistivo in Ohm può essee desunto dalla seguente tabella: COLORE 1 NELLO NELLO 3 NELLO 4 NELLO Neo Maone Rosso 00 ancio Giallo Vede Blu Viola 7 7 Gigio 8 8 Bianco 9 9 RGENTO x % ORO x % Pe una coetta lettua del codice è necessaio posizionae il esistoe con l'anello agentato o doato sulla desta e pocedee con la lettua dei coloi da sinista veso desta. I pimi due anelli coispondono a numei che vanno consideati uno di seguito all'alto, il tezo anello indica il numeo degli zei da aggiungee. Mente la pima seie di anelli indica il valoe esistivo, il quato anello indica la tolleanza, cioè lo "spostamento" pecentuale, in più o in meno, del valoe effettivo ispetto a quello dichiaato mediante gli anelli. Facciamo un esempio: supponiamo che i coloi dei quatto anelli siano i seguenti: RNCIO - VERDE - BLU - ORO in tal caso il valoe di esistenza saà pai a ( ± 5%) Ohm. 4/8

5 Nome file j:\scuola\cosi\coso fisica\elettomagnetismo\coente continua\coenti elettiche.doc Ceato il 05/1/ Dimensione file: byte Elaboato il 15/01/004 alle oe.37.13, salvato il 10/01/ stampato il 15/01/ Web: Resistoi con 5 anelli coloati I esistoi di pecisione maggioe pesentano 5 anelli coloati; pe leggene coettamente il valoe bisogna utilizzae la tabella che segue: COLORE 1 NELLO NELLO 3 NELLO 4 NELLO 5 NELLO Neo Maone % Rosso 00 % ancio Giallo Vede Blu Viola Gigio Bianco RGENTO x 0.01 ORO x 0.1 La modalità di lettua è identica a quella esposta al punto pecedente. Significato del coloe di fondo del esistoe Il coloe di fondo del esistoe nomalmente non assume alcun significato. Qualche volta fonisce infomazioni sul coefficiente di tempeatua del componente, ma ciò è molto ao pe i esistoi nomalmente utilizzati dall'hobbista.. Tuttavia sono due i coloi di fondo da tenee pesente duante la ipaazione di alcune appaecchiatue elettoniche: il bianco ed il blu vengono utilizzati pe designae esistoi non infiammabili e esistoi "fusibili", ispettivamente. Se duante una ipaazione ci si tova di fonte ad uno di questi componenti danneggiato, è necessaio sostituilo con uno dello stesso tipo, pe non ceae peicoli di incendio. Infatti sia i esistoi non infiammabili che quelli "fusibili" hanno la caatteistica peculiae di non sviluppae fiamma quando sono suiscaldati. 5/8

6 Nome file j:\scuola\cosi\coso fisica\elettomagnetismo\coente continua\coenti elettiche.doc Ceato il 05/1/ Dimensione file: byte Elaboato il 15/01/004 alle oe.37.13, salvato il 10/01/ stampato il 15/01/ Web: Potenza de La potenza appesenta l enegia fonita pe unità di tempo P = dt dalla batteia in figua e convetita dall utilizzatoe (vedi consevazione dell enegia). Stimiamo pima quanto vale de pe una caica infinitesima dq che si muove fa due punti ta cui è stabilita una diffeenza di potenziale V Da questa si icava facilmente de = V dq = V i dt P = de dt = V i La potenza così calcolata appesenta l enegia pe unità di tempo convetita nell utilizzatoe posto fa una diffeenza di potenziale V e attavesato da una coente i Questa elazione è valida pe tutti gli utilizzatoi ma pe le esistenze ohmiche si può scivee usando la legge di Ohm P = V i = R i i = R i V V P = V i = V = R R Foza elettomotice ffinché in un cicuito si mantengano le caiche in moto è necessaio che sia pesente una pompa pe le cache, un dispositivo che fonisca costantemente enegia alle caiche pe mantenele in moto; questi dispositivi vengono chiamati geneatoi di foza elettomotice. Sono geneatoi di foza elettomotice: batteie geneatoi di tensione 6/8

7 Nome file j:\scuola\cosi\coso fisica\elettomagnetismo\coente continua\coenti elettiche.doc Ceato il 05/1/ Dimensione file: byte Elaboato il 15/01/004 alle oe.37.13, salvato il 10/01/ stampato il 15/01/ Web: celle a combustibile celle fotovoltaiche Impiegate dalla NS pe l aeeo speimentale Helios nel volo nottuno. efficienza massima 35% temopile In Helios Sono pesenti anche celle fotovoltaiche Resistenza intena di un geneatoe 7/8

8 Nome file j:\scuola\cosi\coso fisica\elettomagnetismo\coente continua\coenti elettiche.doc Ceato il 05/1/ Dimensione file: byte Elaboato il 15/01/004 alle oe.37.13, salvato il 10/01/ stampato il 15/01/ Web: Calcolo delle coenti metodo della consevazione dell enegia Nel tempo dt il geneatoe di f.e.m. mette nel cicuito una quantità d enegia La stessa enegia dovà essee dissipata ad esempio da una esistenza e quindi P dt = V i dt = R i da cui dt P dt = V i dt V = R i E infine V i = R Calcolo delle coenti metodo del potenziale Legge alle maglie Legge ai nodi 8/8

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