Lezione 16 - Corrente e resistenza

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1 Lezone 16 - Corrente e resstenza Inzamo ora lo studo degl effett delle carche n movmento In presenza d carche n movmento s parla d corrente elettrca quando esste un trasporto netto d carca elettrca Esemp d fenomen con corrent elettrche fulmn segnal nervos montor a tub catodc dspostv elettronc... 1

2 Corrente elettrca Una spra conduttrce solata è tutta allo stesso potenzale e non esste un campo elettrco n grado d accelerare le carche = 0 In presenza d una battera, che mantene una ddp, l campo elettrco all nterno del conduttore accelera le carche fno allo stablrs d un regme stazonaro n cu la corrente è costante nel tempo battera + - Se attraverso una sezone (1, 2 o 3 nella fgura) d un conduttore passa una carca dq n un certo ntervallo d tempo dt la corrente è data da = dq dt n condzon stazonare la corrente è la stessa attraverso qualsas sezone del conduttore 2

3 Corrente elettrca II L untà d msura della corrente nel sstema SI è l ampere (A): 1 A = 1 C/1s La corrente appena defnta è una quanttà scalare: le frecce che s usano per rappresentare grafcamente le corrent ndcano solo l verso del flusso n un dato conduttore e non godono delle propretà d somma de vettor Verso della corrente: Il verso convenzonale della corrente è quello n cu s muoverebbero le carche postve (anche se gl effettv portator sono carche negatve) 3

4 Denstà d corrente Per defnre localmente la corrente all nterno d un conduttore bsogna usare la denstà d corrente J J ha la drezone ed l verso del campo elettrco che n quel punto accelera le carche ed ha ntenstà par alla corrente per untà d area attraversata: r = J da r sup llustrazone tratta da: Hallday-Resnck-Walker, Fondament d Fsca, IV Ed., Ambrosana, Mlano 4

5 Resstenza elettrca La resstenza R d un conduttore tra due punt s determna applcando una ddp V e msurando la corrente che ne rsulta: R = V L untà SI d msura della resstenza è: [resstenza] = 1 Volt 1 Ampere = 1 Ohm = 1 Ω La resstenza d un partcolare conduttore dpende n generale dalla sua forma geometrca, dal materale d cu è fatto ed anche da come è applcato l potenzale 5

6 Resstvtà In un punto partcolare del conduttore dotato d resstenza (s dce anche resstore) avremo un campo elettrco E che fa muovere le carche ed una certa denstà d corrente J La relazone tra E e J defnsce la resstvtà ρ r r E = ρj Untà SI della resstvtà: La resstvtà, al contraro della resstenza, dpende solamente dalla natura del materale d cu è composto l resstore [E] [J] = V m A m 2 = V A m = Ω m 6

7 Conducbltà S può anche parlare s conducbltà elettrca σ d un materale: σ = 1 ρ D conseguenza r r J = σe L untà d msura SI per σ è l Semens/m: S/m 7

8 Resstvtà d var materal Sostanza Resstvtà ρ [Ω/m] [W/m] Coeffcente termco d ρ (K -1 ) Argento 1.62x x10-3 Rame 1.69x x10-3 Ferro 9.68x x10-3 Slco puro 2.5x x10-3 Vetro

9 Temperatura e resstvtà Come la maggor parte delle propretà fsche, anche la resstvtà de materal vara con la temperatura T Per metall, la relazone tra ρ e T è pratcamente lneare per un largo ntervallo d temperature resstvtà del rame n funzone della temperatura llustrazone tratta da: Hallday-Resnck-Walker, Fondament d Fsca, IV Ed., Ambrosana, Mlano ρ ρ 0 = ρ 0 α( T T 0 ) coeffcente termco d resstvtà 9

10 Legge d Ohm Legge d Ohm La corrente che scorre attraverso un dspostvo è sempre drettamente proporzonale alla ddp applcata al dspostvo stesso = kv Esstono due tp d dspostv elettrc: dspostv che seguono la legge d Ohm dspostv che NON seguono la legge d Ohm 10

11 Dspostv ohmc e non In un resstore, che è un dspostvo ohmco, l andamento della corrente è drettamente proporzonale alla ddp e la costante d proporzonaltà è propro l recproco della resstenza = V R curva I-V d un resstore curva I-V d un dodo In un dodo, che non è ohmco, la corrente è nulla fnchè l potenzale non assume una certa polartà, dopodchè presenta un andamento fortemente non-lneare llustrazon tratte da: Hallday-Resnck-Walker, Fondament d Fsca, IV Ed., Ambrosana, Mlano 11

12 Potenza ne crcut elettrc Nel crcuto d fgura, una battera stablsce una ddp V tra morsett a e b d un generco dspostvo e fa passare una corrente In un ntervallo d tempo dt, tra due morsett passa una carca dq = dt, la cu energa dmnusce d una quanttà du = dqv = Vdt In base al prncpo d conservazone dell energa, l energa du non può essere persa, ma deve essere trasformata da elettrca n altre forme P = du = V La potenza dt assocata a questa trasformazone d energa è propro la potenza trasferta dalla battera al generco dspostvo llustrazone tratta da: Hallday-Resnck- Walker, Fondament d Fsca, IV Ed., Ambrosana, Mlano 12

13 Potenza trasferta e dsspata La potenza svluppata dalla battera ha est dvers a seconda del dspostvo a cu essa vene trasferta: motore elettrco: l energa elettrca s trasforma n energa meccanca accumulatore: l energa elettrca s trasforma n energa chmca resstore: l energa elettrca vene dsspata n calore: P = V = 2 R = V2 R potenza dsspata per dsspazone resstva o effetto Joule 13