Correnti e circuiti. E' il rapporto tra la quantità di carica che attraversa una sezione del conduttore e l'intervallo di tempo impiegato. Q t.

Dimensione: px

Iniziare la visualizzazioe della pagina:

Download "Correnti e circuiti. E' il rapporto tra la quantità di carica che attraversa una sezione del conduttore e l'intervallo di tempo impiegato. Q t."

Marta Monaco
4 anni fa
Visualizzazioni

1 1

2 Correnti e circuiti

Correnti e circuiti corrente: la quantità di carica che attraversa una superficie nell unità di tempo i i Q t lim t 0 Q t dq dt 1 Ampere (A) 1 C/s E' il rapporto tra la quantità di carica che

3 Correnti e circuiti corrente: la quantità di carica che attraversa una superficie nell unità di tempo i i Q t lim t 0 Q t dq dt 1 Ampere (A) 1 C/s E' il rapporto tra la quantità di carica che attraversa una sezione del conduttore e l'intervallo di tempo impiegato. per convenzione il verso positivo della corrente è quello dei portatori di carica positiva il verso della corrente è opposto a quello degli elettroni

4 La velocità di deriva degli elettroni Il moto degli elettroni di conduzione si descrive con un modello semplificato: si ipotizza che tutti gli elettroni che contribuiscono alla corrente elettrica si muovano verso i punti a potenziale maggiore con la stessa velocità: la velocità di deriva v d ; v d è il modulo della velocità media degli elettroni del metallo.

5 N V Ax N Numero totale di nv nax portatori di carica n n dei portatori per unità di volume Q nqax x v d t Q nqav d t v d velocità di deriva Q i t nqav d v d i nqa Se i1 A, la sezione 1 mm 2 risulta circa v d 10 5 m/ s

7 7

9 La prima legge di Ohm

10 Corrente e differenza di potenziale non sono sempre direttamente proporzionali!

11 La resistenza elettrica

12 Conduttori e isolanti

13 A l A l R 1 resistività o resistenza specifica conducibilità E E J 1 A i J l V E l A R l A i V l V A i 1 nqv d A i J densità di corrente corrente per unità d area E J v E nqv J d d [J] [I/A] A/m 2 Seconda legge di Ohm: la resistenza di un filo conduttore è direttamente proporzionale alla sua lunghezza l e inversamente proporzionale alla sua sezione A.

14 La seconda legge di Ohm La costante è detta resistività e dipende dal materiale e dalla sua temperatura. Le dimensioni fisiche della resistività si ottengono ricavando dalla legge: Quindi l'unità di misura della resistività nel S.I. è m. m 1/m

15 La seconda legge di Ohm Dal valore della resistività si capisce se una sostanza è un buon conduttore elettrico o un isolante. Il valore di dipende anche dalla temperatura.

16 La dipendenza delle resistività dalla temperatura L'andamento sperimentale della resistività in funzione della temperatura in molti metalli è descritto dal grafico: Nei metalli aumenta al crescere della temperatura.

17 La dipendenza delle resistività dalla temperatura Al crescere di T aumenta il moto di agitazione termica degli ioni del reticolo, che ostacola il moto degli elettroni di conduzione. In un ampio intervallo di T, la variazione di è ben rappresentata da una retta, la cui equazione sperimentale è: T, 293 : valori di alla temperatura T e a 293 K; T T 293 K; : coefficiente di temperatura della resistività

18 I superconduttori Al diminuire di T, il comportamento di nei metalli può avere due andamenti diversi:

21 La potenza elettrica Mentre passa la corrente, l energia potenziale elettrica si trasforma in energia interna, dissipata sotto forma di calore Effetto Joule

22 La potenza dissipata dal resistore è la rapidità con cui l energia elettrica è trasformata in energia interna del resistore Infatti: L q V L i t V W L / t i V V 2 /R R i 2

23 Compito: gli elettrodomestici sono progettati per funzionare a una particolare potenza. Inoltre è sempre indicata la differenza di potenziale a cui l'apparecchio userà questa potenza. Considera almeno 4 elettrodomestici che hai in casa e calcola l'intensità della corrente assorbita da ciascuno. Ciò che si paga è l'energia elettrica (il lavoro). Sai calcolare quanto spendi lasciando in funzione per 1 ora uno degli elettrodomestici che hai scelto?

24 Un modo per produrre corrente elettrica

25 I circuiti elettrici Per mantenere attivo il flusso di cariche all interno di un conduttore, è necessario che i due estremi di un conduttore siano collegati tra loro in un circuito elettrico. Le parti principali di un circuito elettrico elementare sono: Un generatore di corrente (es. pila) Un utilizzatore (es. lampadina) Un filo conduttore che unisce i due poli a differente potenziale Un interruttore che serve ad aprire e chiudere il circuito interrompendo il passaggio della corrente I simboli degli elementi di un circuito

26 Un circuito elettrico e un insieme di conduttori connessi in modo continuo e collegati ad un generatore. Il circuito si dice aperto se la catena dei conduttori è interrotta. In un circuito aperto NON passa corrente. In un circuito chiuso può esserci una corrente elettrica.

forza elettro-motrice (f.e.m.) la f.e.m. è il lavoro svolto per unità di carica da una batteria o generatore di d.d.p. per far muovere gli elettroni in direzione opposta al campo all interno del generatore.

27 forza elettro-motrice (f.e.m.) la f.e.m. è il lavoro svolto per unità di carica da una batteria o generatore di d.d.p. per far muovere gli elettroni in direzione opposta al campo all interno del generatore. Si misura in volt f. e. m. dl dq Un generatore elettrico e un dispositivo destinato a produrre energia elettrica a partire da una diversa forma di energia. Un generatore elettrico NON crea cariche elettriche (le cariche elettriche esistono in natura, sono una proprietà fisica della materia) ma trasforma energia da una forma ad un'altra: da termica a meccanica, da meccanica ad elettrica ecc.

28 La forza elettromotrice è definita come la ddp fra i poli di una pila a circuito aperto (quando non passa corrente) V f. e. m. ir r è la resistenza interna del generatore ( R r) V ir f. e. m. ir+ ir i + i f. e. m. R + r Se una batteria da 12 V ha una resistenza interna di 0.1 quale è la tensione quando fornisce 10 A? x10 11 V

29 Una resistenza da 50 è collegata ad una batteria da 12 V e resistenza interna di 0.1. Calcolare: a) la corrente che circola nel circuito b) la tensione tra i morsetti della batteria c) la potenza dissipata dalla resistenza esterna e dalla batteria V f. e. m. ir ir V ir f. e. m. 12 i A ( r + R) f. e. m. ir V f. e. m. ir 12 ( ) V W i W i 2 2 R r 2 ( 0.239) W 2 ( 0.239) W f. e. m. ir + ir i( r + R)

30 Circuiti in serie Più utilizzatori sono collegati in serie quando sono montati uno dopo l altro in modo che la stessa corrente li attraversi in successione. In tal modo il funzionamento di ognuno di essi dipende da quello che lo precede. La tensione giusta per accendere le lampadine in serie è uguale alla somma delle tensioni di accensione delle singole lampadine: per tre lampadine da 1,5 volt collegate in serie va bene una batteria da 4,5 volt

31 resistenze in serie scorre la stessa i V V 1 + V 2 + V 3 f.e.m. V ir + ir + i( R + R + R3) 1 R R1 + R2 + R ir 3 ir eq eq R k k i i R V R eq V 1 + R2 + R3

32 Circuiti in parallelo Più utilizzatori ( es. lampadine ) sono collegati in parallelo se hanno gli estremi in comune cioè l entrata e l uscita della corrente. In questo caso, gli utilizzatori sono collegati al generatore in modo da «non dipendere l uno dall altro» e, perciò, il mancato funzionamento di uno di essi non pregiudica quello degli altri: se una lampadina si fulmina, le altre continuano a funzionare.forse. In questo tipo di collegamento le varie lampadine devono avere tutte un tensione di accensione uguale a quella della batteria di alimentazione.

33 la stessa d.d.p. i i 1 + i 2 + i R i R i R i V R R R V R V R V R V i + + k k eq eq R R R R R R V i resistenze in parallelo

34 Riassumendo resistenze in serie resistenze in parallelo R R1 + R2 + R3 eq R k k 1 1 R eq R k k condensatori in parallelo C eq Ci condensatori in serie 1 1 C eq C i

35 Due Resistenze da 100 calcolare la resistenza equivalente se a) vengono collegate in serie b) vengono collegate in parallelo RR1+R /R1/100+1/1001/50 R50

36 le leggi di Kirchhoff i 1 i2 i 5 i 4 i 3 1) la somma dei correnti che entrano in un nodo deve essere uguale alla somma delle correnti che escono (conservazione della carica) A R 1 ε 1 B 2) la somma delle d.d.p. lungo un percorso chiuso di un circuito deve essere uguale a zero (conservazione dell energia) R 5 + E i 5 i 4 i 1 i 2 i 3 R 2 R 4 D + ε 2 R 3 C

37 Dati i valori delle tre resistenze R125Ω R28Ω R314Ω e considerando una d.d.p. di 12 V tra A e B, Calcolare a) la resistenza equivalente b) la corrente totale e la corrente che passa attraverso i rami del parallelo Si ripetano i calcoli nel caso in cui la R2 si interrompe e nel caso in cui R2 vada in corto circuito.

38 Nel circuito di figura con R11kΩ, R28kΩ ed R312kΩ, calcola la R equivalente vista ai morsetti AB.

39 Ricavare il valore della corrente che attraversa ogni resistenza e la caduta di potenziale ai capi di ciascuna resistenza. f.e.m. 40 V R1 5 R2 3 R3 6 39

40 Nel circuito di figura con R11Ω R22Ω ed R33Ω calcola la resistenza vista fra i morsetti AB col tasto T nelle tre posizioni 1,2 e 3..

41 strumenti di misura per misurare correnti e differenze di potenziale Amperometri e Voltmetri

Documenti analoghi

Q=costante (indipendente dal dielettrico)

Se in un condensatore viene posto un materiale dielettrico con costante 5 volte maggiore rispetto quella dell aria: Quali grandezze cambiano tra Q, C e V? Q=costante (indipendente dal dielettrico) C =