Corrente e resistenza Cap. 27 HRW1 Circuiti Elettrici Dato un corpo carico positivamente ed uno...

12
Corrente e resistenza Cap. 27 HRW 1 Circuiti Elettrici Dato un corpo carico positivamente ed uno carico negativamente. I due corpi generano un campo elettrico e ciascuno si trova ad un potenziale differente. Esiste cioè una differenza di potenziale tra i due corpi Collegando i due corpi con un filo di materiale condutture le cariche negative si muoveranno verso il corpo carico positivamente per azzerare la differenza di potenziale Collocando una ipotetica paletta lungo la strada delle cariche è possibile generare lavoro. Ricollocando le componenti è stato creato un circuito elettrico + - V 1 V 2 + - V 1 V 2 + - V 1 V 2 + - V 1 V 2 Generatore di orza elettromotrice (f.e.m.) Dispositivo elettrico Generatore di forza elettromotrice V (f.e.m.) Dispositivo elettrico semplice V=V 1 -V 2 - +

Transcript of Corrente e resistenza Cap. 27 HRW1 Circuiti Elettrici Dato un corpo carico positivamente ed uno...

Page 1: Corrente e resistenza Cap. 27 HRW1 Circuiti Elettrici Dato un corpo carico positivamente ed uno carico negativamente. I due corpi generano un campo elettrico.

Corrente e resistenza Cap. 27 HRW 1

Circuiti Elettrici

Dato un corpo carico positivamente ed uno carico negativamente. I due corpi generano un campo elettrico e ciascuno si trova ad un potenziale differente. Esiste cioè una differenza di potenziale tra i due corpi

Collegando i due corpi con un filo di materiale condutture le cariche negative si muoveranno verso il corpo carico positivamente per azzerare la differenza di potenziale

Collocando una ipotetica paletta lungo la strada delle cariche è possibile generare lavoro.

Ricollocando le componenti è stato creato un circuito elettrico

+ -V1 V2

+ -V1 V2

+ -V1 V2

+

-

V1

V2

Generatore di forza elettromotrice

(f.e.m.)

Dispositivo elettrico

Generatore di forza elettromotrice

V (f.e.m.)

Dispositivo elettrico semplice

V=V1-V2-+

Page 2: Corrente e resistenza Cap. 27 HRW1 Circuiti Elettrici Dato un corpo carico positivamente ed uno carico negativamente. I due corpi generano un campo elettrico.

Corrente e resistenza Cap. 27 HRW 2

Page 3: Corrente e resistenza Cap. 27 HRW1 Circuiti Elettrici Dato un corpo carico positivamente ed uno carico negativamente. I due corpi generano un campo elettrico.

Corrente e resistenza Cap. 27 HRW 3

Generatore

Strumento in grado di mantenere ai suoi capi un differenza di potenziale DVchiamata forza elettromotrice (f.e.m.)

Corrente elettrica

Il movimento ordinato di cariche elettriche è detto corrente elettrica

Intensità di corrente elettricaL’intensità di corrente elettrica è data dalla quantità di carica dq che passa

nell’intervallo di tempo dt. L’intensità di corrente elettrica si misura in Ampere

La corrente elettrica, per convenzione, scorre dal polo positivo al polo negativo (in verso opposto al reale verso di scorrimento degli elettroni)

Se le cariche si muovono sempre nel medesimo verso la corrente è detta continua, se le cariche cambiano verso di scorrimento periodicamente la corrente è detta alternata.

Potenza

La potenza dissipata da un circuito in cui scorre una corrente I indotto da una differenza di potenziale V costante nel tempo è dato dal prodotto IV

Amperes

CI

dt

dqI

temponelcostanteVseVIdt

dqVP

Vqdt

dU

dt

d

dt

dLP

Page 4: Corrente e resistenza Cap. 27 HRW1 Circuiti Elettrici Dato un corpo carico positivamente ed uno carico negativamente. I due corpi generano un campo elettrico.

Corrente e resistenza Cap. 27 HRW 4

Densità di Corrente

La densità di corrente è definita come il vettore orientato come il vettore velocità delle cariche in moto, il medesimo verso, se le cariche sono positive, o opposto se le cariche sono negative e modulo pari alla intensità di corrente per unità di area.

A

i

AdJi

J

:A superficie di conduttoreuntuttoincostanteèiSe

i

Nota:

La densità di corrente è un vettore, l’intensità di corrente i non lo è.L’unità di misura di J è Ampere/m2

A

Page 5: Corrente e resistenza Cap. 27 HRW1 Circuiti Elettrici Dato un corpo carico positivamente ed uno carico negativamente. I due corpi generano un campo elettrico.

Corrente e resistenza Cap. 27 HRW 5

Velocità di deriva

Ogni secondo, attraverso un conduttore di sezione A percorso da una corrente I passa un numero di elettroni pari a:

ee

d

de

de

d

nq

J

Anq

iv

quindi:èelettronidegliderivadivelocitàLa

vAnqt

Qi

aparicorrenteunaCioè

tvAnqQ

aparicaricaunaCioè

tvAnN

tempoelettvelocitàAvolumediunitàperelettroniN

LAvolumediunitàperelettroniN

VolumevolumediunitàperelettroniN

***

:

****

:

***

*.)(**)(#

**)(#

*)(#

La velocità di deriva degli elettroni è molto bassa, dell’ordine di 10 -7 m/s

Page 6: Corrente e resistenza Cap. 27 HRW1 Circuiti Elettrici Dato un corpo carico positivamente ed uno carico negativamente. I due corpi generano un campo elettrico.

Corrente e resistenza Cap. 27 HRW 6

Legge di OhmSperimentalmente si osserva che, nella grande maggioranza dei conduttori (ma non in

tutti), l’intensità di corrente elettrica dipende linearmente dalla differenza di potenziale applicata. La costante di proporzionalità si chiama resistenza e dipende dalle proprietà

fisico chimiche (struttura atomica, forma, temperature, … ) del conduttore.

atemperaturditecoefficienTT

materialedelàresistivit

conduttoredelsezioneS

conduttoredellunghezzal

S

lR

OhmRresistenzaRRIV

00 1

l

S

In generale, abbassando la temperatura, la resistenza dei conduttori diminuisce. In certi casi specifici, a temperature molto vicine allo zero assoluto, la resistenza elettrica improvvisamente diventa zero. Questi materiali sono detti superconduttori. In materiali come il Germanio o il Silicio invece la resistenza elettrica diminuisce con l’aumentare della temperatura.

Page 7: Corrente e resistenza Cap. 27 HRW1 Circuiti Elettrici Dato un corpo carico positivamente ed uno carico negativamente. I due corpi generano un campo elettrico.

Corrente e resistenza Cap. 27 HRW 7

Componenti circuitali primarie

Un circuito, qualsiasi esso sia, può essere scomposto in un insieme (anche estremamente complesso) di componenti semplici:

• Capacità C

• Induttanze L

• Generatori V

• Resistenze R

Ciascuno di questi componenti risponde in maniera caratteristica ad una corrente elettrica. Tuttavia qualsiasi circuito elettrico deve rispettare le proprietà basilari del campo elettrico, il fatto cioè che la carica si conserva e che il campo è conservativo.

I Legge di Kirchoff

La somma dei valori assoluti delle correnti che entrano in un nodo è uguale alla somma dei valori assoluti delle intensità di correnti che

escono dal nodo

II legge di Kirchoff

Lungo una maglia la somma delle cadute di potenziale è uguale alla somma degli aumenti di potenziale

i0i2

i1

210 iii

0chiusalinea

Vdl

Page 8: Corrente e resistenza Cap. 27 HRW1 Circuiti Elettrici Dato un corpo carico positivamente ed uno carico negativamente. I due corpi generano un campo elettrico.

Corrente e resistenza Cap. 27 HRW 8

Resistenza

La resistenza è definita come la costante di proporzionalità tra la corrente e la differenza di potenziale applicato.

S

lR RIV

Resistenze in serie

Resistenze in parallelo

21 RRRTot TotR

1

21

11

RR

RTotTotR

Page 9: Corrente e resistenza Cap. 27 HRW1 Circuiti Elettrici Dato un corpo carico positivamente ed uno carico negativamente. I due corpi generano un campo elettrico.

Corrente e resistenza Cap. 27 HRW 9

Condensatore

Un condensatore è un dispositivo capace di immagazzinare carica elettrica ed è costituito da due conduttori, dette armature poste

l’uno vicino all’altro, ma senza che si tocchino..

Condensatore a Piatti Piani Paralleli

Condensatore Sferico

Condensatorecilindrico

Su entrambe le armature è presente la medesima quantità di carica ma opposta in polarità

L’osservabile che mi quantifica quanto efficacemente un condensatore è in grado di immagazzinarmi carica è data dal rapporto tra la carica presente

sulle armature e la differenza di potenziale corrispondente. Tale rapporto è definito capacità

Se all’interno delle armature di un condensatore, pongo un dielettico di costante dielettrica r, la sua capacità aumenta dello stesso fattore

faradVolt

CoulC

V

QC

Page 10: Corrente e resistenza Cap. 27 HRW1 Circuiti Elettrici Dato un corpo carico positivamente ed uno carico negativamente. I due corpi generano un campo elettrico.

Corrente e resistenza Cap. 27 HRW 10

Capacità in parallelo

212

2

1

1

0

210

21

CCV

Q

V

Q

V

QC

VVV

QQQ

oo

o

Page 11: Corrente e resistenza Cap. 27 HRW1 Circuiti Elettrici Dato un corpo carico positivamente ed uno carico negativamente. I due corpi generano un campo elettrico.

Corrente e resistenza Cap. 27 HRW 11

Capacità in Serie

1

2121

0

0

210

21

11

CCVV

Q

V

QC

VVV

QQQ

oo

o

Page 12: Corrente e resistenza Cap. 27 HRW1 Circuiti Elettrici Dato un corpo carico positivamente ed uno carico negativamente. I due corpi generano un campo elettrico.

Corrente e resistenza Cap. 27 HRW 12

Circuiti Semplici

Circuito RC

Circuito composto da una resistenza R e da un condensatore C (il generatore può esserci o meno)

Circuito RL

Circuito composto da una resistenza e da una induttanza (il generatore può esserci o meno)

Circuito LC

Circuito composto da una induttanza e da un condensatore (il generatore può esserci o meno)

Per risolvere questi circuiti è sufficiente applicare le leggi di Kirchoff