LA CORRENTE ELETTRICA Giuseppe Frangiamore con la collaborazione di Antonino Palumbo Definizione di corrente elettrica La corrente elettrica è un qualsiasi moto ordinato di cariche elettriche, definita operativamente come la quantità di carica elettrica che attraversa una determinata superficie nell'unità di tempo. I = Q/t dove: Q è la corrente elettrica t il tempo. La corrente convenzionale è definita come il flusso di carica positiva, sebbene in realtà la corrente elettrica sia solitamente realizzata attraverso un moto ordinato di elettroni all'interno di un conduttore elettrico. L'intensità di corrente elettrica, indicata usualmente col simbolo I, è assunta come grandezza fondamentale nel sistema internazionale SI. La sua unità di misura è l'ampere (A). La corrente elettrica può essere misurata direttamente con un amperometro, ma questo metodo richiede l'interruzione del circuito, che talvolta può essere un inconveniente. La corrente può anche essere misurata senza interrompere il circuito, tramite il rilevamento del campo magnetico da essa generato. La pila voltaica Nel 1800 Alessandro Volta annuncia alla comunità scientifica l'invenzione della Pila, un predecessore della batteria elettrica, che produceva una corrente elettrica costante, e permise lo studio e lo sviluppo dei fenomeni elettrici, legati al movimento di cariche. Circuito elettrico Il circuito elettrico, è il luogo fisico ben definito in cui hanno sede fenomeni di natura elettromagnetica. In maniera più specifica si definisce circuito elettrico l'interconnessione di Pagina 1
elementi elettrici collegati insieme in un percorso chiuso in modo che la corrente possa fluire con continuità. Nel caso più elementare il circuito elettrico è costituito da un generatore, da un utilizzatore, da fili conduttori, che li collegano tra loro e da un interruttore che consente di interrompere a discrezione il flusso della corrente Il lavoro del generatore consiste nel trasferire alle cariche l energia necessaria per mantenere il flusso della corrente. Per il principio di conservazione dell energia, questa energia non può essere creata dal nulla, ma prelevata da qualche fonte. Il compito del generatore, dunque, è quello di trasformare in energia elettrica qualche altra forma di energia. La differenza di potenziale tra i poli di un generatore viene anche detta tensione. Nel disegno dei circuiti i componenti elettrici si indicano con apposita simbologia. Resistenza elettrica e Leggi di Ohm La resistenza elettrica è una grandezza fisica scalare che misura la tendenza di un conduttore ad opporsi al passaggio di una corrente elettrica. Questa opposizione dipende dal materiale con cui è realizzato, dalle sue dimensioni e dalla sua temperatura. La resistenza è definita dalla prima legge di Ohm : Pagina 2
dove: R è la resistenza tra gli estremi del componente V la tensione a cui è sottoposto il componente I è l'intensità di corrente che attraversa il componente Nel sistema internazionale l'unità di misura della resistenza elettrica è l'ohm, indicato con la lettera greca maiuscola omega: Ω. La seconda legge di Ohm, permette di calcolare la resistenza di un conduttore elettrico a partire dalle sue caratteristiche fisiche e geometriche: dove ρ è la resistività del materiale l la Lunghezza S la sua sezione. La resistività di un metallo aumenta all'aumentare della temperatura secondo la relazione: ρ = ρ 0 [1 + α(t T 0 )] dove ρ è la resistività T la temperatura ρ0 è la resistività del metallo alla temperatura T0 di riferimento solitamente 20 C α è il coefficiente termico dipendente dal materiale. Pagina 3
Potenza elettrica Si dice potenza di un componente elettrico il prodotto della sua tensione per la sua corrente. La potenza la indichiamo con la lettera P. La formula è la seguente: P = V x I Unità di misura della potenza è il Watt, che si abbrevia: W. In circuito elettrico la somma delle potenze di tutti i generatori presenti deve essere uguale alla somma delle potenze di tutti gli utilizzatori. Effetto Joule In fisica, l'effetto Joule, anche detto effetto termico o legge di Joule, è un fenomeno per cui un conduttore attraversato da una corrente elettrica disperde energia sotto forma di calore in funzione dell'intensità della corrente elettrica che lo attraversa. L'effetto termico viene sfruttato in molte apparecchiature elettriche di uso comune. In termini matematici si può scrivere Questa è la relazione che esprime la potenza dissipata per effetto joule in un circuito puramente resistivo. Resistenze in serie Si parla di collegamento in serie quando due o più resistenze sono collegate in modo da formare un percorso unico per la corrente elettrica che li attraversa. La schematizzazione di più resistenze messe in serie è la seguente : Pagina 4
La resistenza equivalente alle resistenze poste in serie si trova con la seguente relazione: Resistenze in parallelo Si parla invece di collegamento in parallelo quando le resistenze sono collegate ad una coppia di conduttori in modo che la tensione elettrica sia applicata a tutti quanti allo stesso modo. La schematizzazione di più resistenze poste in parallelo è la seguente : La resistenza equivalente alle resistenze poste in parallelo si determina con la seguente relazione: copyright all rights reserved A.P. Pagina 5