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Elettrodinamica 1. La corrente elettrica continua 2. I circuiti elettrici Prof. Giovanni Ianne 1 Prof Giovanni Ianne
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Elettrodinamica
1. La corrente elettrica continua 2. I circuiti elettrici
Prof. Giovanni Ianne
1Prof Giovanni Ianne
La corrente elettrica
Si chiama corrente elettrica un moto ordinato di cariche elettriche.
La lampada ad incandescenza si accende, perché lacorrente che passa nel filamento le cede energia elettrica.In altre parole, l’ energia elettrica viene trasformata incalore + luce. 2Prof Giovanni Ianne
Il moto di un liquido
Per fare scorrere l’acqua in una conduttura occorre che il liquido si trovi a livelli diversi, in modo da avere tra essi una differenza di energia potenziale gravitazionale.
3Prof Giovanni Ianne
Il moto delle cariche
Per far muovere le cariche nel filo conduttore ènecessaria una differenza di potenziale elettrico: lecariche positive seguono la «discesa di potenziale»; lecariche negative risalgono la «discesa di potenziale».
4Prof Giovanni Ianne
L’intensità di corrente elettrica
Si chiama intensità di corrente elettrica il rapporto tra laquantità di carica che attraversa una sezione trasversaledel conduttore e l’intervallo di tempo impiegato adattraversarlo.
5Prof Giovanni Ianne
Corrente elettrica continua: intensità costante nel tempo.
In corrente continua il flusso di elettroni si muove nello stesso
verso, mentre in corrente alternata il flusso si inverte
periodicamente.6Prof Giovanni Ianne
L’ampere
Nel Sistema Internazionale l’intensità di corrente elettrica si misura in ampere (simbolo A).L’ ampere è la quantità di carica pari a 1 C che attraversa unasezione qualunque di un conduttore in un secondo.
Lo strumento con il quale si misura l’intensità di correnteelettrica e altre grandezze elettriche si chiama “tester” (chepuò essere di tipo analogico o digitale)
7Prof Giovanni Ianne
La corrente continua
In una corrente continua, la carica che attraversa una sezione del filo e il tempo trascorso sono direttamente proporzionali.
8Prof Giovanni Ianne
Le cariche elettriche si muovono in un conduttore quando esisteuna d.d.p. ai suoi capi. Il dispositivo che mantiene costantequesta d.d.p. è il generatore di tensione (pila, batteria, ecc.).Si può paragonare il generatore di tensione ad una pompaidraulica che mantiene costante la d.d.l. tra i due serbatoi inmodo tale che il flusso d’ acqua nella condotta di collegamentopermanga finchè è in funzione la pompa.
Quando il liquido si trova allo stesso livello, la corrente nonfluisce più: La pompa toglie l’acqua dove il livello è basso (-) ela trasporta dove il livello è alto (+), ricreando così il dislivelloche causa la corrente di liquido.
9Prof Giovanni Ianne
Lampadina spenta
Quando gli estremi del filo sono allo stessopotenziale, la corrente non fluisce e la lampadinarimane spenta.
10Prof Giovanni Ianne
Lampadina accesa
Perché circoli corrente, occorre creare il dislivelloelettrico inserendo una pila.
11Prof Giovanni Ianne
Il generatore di tensione continua
Si chiama generatore di tensionecontinua un dispositivo capacedi mantenere ai suoi capi unadifferenza di potenziale costante.
Per convenzione, si indica comeverso della corrente elettrica quellopercorso da cariche positive, cioè dalpolo positivo a quello negativo delgeneratore.
12Prof Giovanni Ianne
Gli elettroni
Nei conduttori metallici le uniche cariche in movimento sonoquelle degli elettroni. Pertanto, nei conduttori metallici lacorrente è un flusso ordinato di elettroni liberi (elettroni diconduzione).
Gli elettroni, essendo negativi, risalgono la «discesa dipotenziale», spostandosi dal polo negativo al polo positivo equindi si muovono nel verso opposto a quello convenzionaledella corrente. 13Prof Giovanni Ianne
Circuito elettrico elementare
Il circuito elettrico, nella sua
forma più semplice, è costituito
da almeno tre elementi
fondamentali: il generatore di
tensione, l’ utilizzatore e la linea
La rappresentazione simbolica del circuito elettrico elementare è:
Tra i due poli della pila c’è una
d.d.p.: il terminale a
potenziale più alto è il polo
positivo.
14Prof Giovanni Ianne
I simboli elettrici
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Collegamento in serie
Più utilizzatori sono collegati in serie se sono posti in successionetra loro. In essi passa la stessa intensità di corrente elettrica.
16Prof Giovanni Ianne
Collegamento in parallelo
Più utilizzatori sono collegati in parallelo se hanno le primeestremità connesse tra loro e anche i secondi estremi connessitra loro. Essi sono sottoposti alla stessa differenza di potenziale.
17Prof Giovanni Ianne
Gli elettrodomestici sono collegati in parallelo
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La prima legge di Kirchhoff o legge dei nodi
Per la conservazione della carica elettrica, la somma delleintensità di corrente che entrano in un nodo è sempre ugualealla somma di quelle che escono.
19Prof Giovanni Ianne
Come si misura la corrente che attraversa un conduttore?
Amperometro: misura l’intensità di corrente
L’amperometro viene inserito nel circuito in serie; è attraversato
dalla stessa corrente che attraversa l’utilizzatore. 20Prof Giovanni Ianne
Come si misura la differenza di potenziale ai capi di un conduttore?
Voltmetro: misura la differenza di potenziale
È inserito nel circuito in parallelo: ai suoi capi c’è la stessa
d.d.p. presente ai capi dell’utilizzatore. 21Prof Giovanni Ianne
La prima legge di Ohm
Nei conduttori metallici l’intensità di corrente è direttamenteproporzionale alla differenza di potenziale applicata ai lorocapi; maggiore è la d.d.p. più grande è l’ intensità di corrente..la d.d.p. più grande è l’intensità di corrente
R è la resistenza elettrica del conduttore.
La prima legge sperimentale di Ohm può anche essereenunciata:La d.d.p. è direttamente proporzionale all’ intensità di correnteelettrica.
iRVR
Vi
22Prof Giovanni Ianne
La prima legge di Ohm
Andamento lineare della corrente in funzione della d.d.p. per unconduttore ohmico o resistore. La pendenza cambia da materialea materiale. 23Prof Giovanni Ianne
La resistenza elettrica
La costante di proporzionalità R si chiama resistenza elettrica e si misura in volt fratto ampere (V/A). Questa unità di misura è chiamata ohm (Ω).
Un conduttore ha la resistenza di 1 Ω quando, sottoposto a una differenza di potenziale di 1 V, è percorso dalla correntedi 1 A.
24Prof Giovanni Ianne
I resistori
25Prof Giovanni Ianne
La seconda legge di Ohm
La resistenza di un filo conduttore è direttamente proporzionale allasua lunghezza e inversamente proporzionale alla sua area trasversale.
La costante di proporzionalità ρ si chiama resistività, dipende dalparticolare materiale con cui è fatto il filo e si misura in ohm permetro (Ω x m).
26Prof Giovanni Ianne
La resistività
Per quale ragione i fili elettrici delle nostre case sono di rame piuttosto che porcellana? 27Prof Giovanni Ianne
Conduttori e isolanti
28Prof Giovanni Ianne
Resistori in serie
• Due o più resistenze sono collegate in serie quando sonoattraversate dalla stessa intensità di corrente.• R è detta resistenza equivalente delle due resistenze in serieperché, dal punto di vista della pila, non cambia niente se nelcircuito ci sono le due resistenze originali o la sola resistenza R.• Ogni resistore aggiunto in serie aumenta la resistenza totale delcircuito, perché si aggiunge un nuovo ostacolo al fluire dellacorrente.
29Prof Giovanni Ianne
Resistori in parallelo
• Due o più resistenze sono collegate in parallelo quandosono sottoposte alla stessa d.d.p.• Se si hanno diversi resistori collegati in parallelo, l’inversodella loro resistenza equivalente R è uguale alla somma degliinversi delle resistenze dei singoli resistori. 30Prof Giovanni Ianne
Due resistenze in parallelo
31Prof Giovanni Ianne
Lo studio dei circuiti elettrici
32Prof Giovanni Ianne
Lo studio dei circuiti elettrici
33Prof Giovanni Ianne
Un buon amperometro
Un buon amperometro deve avere una resistenza internamolto piccola.
34Prof Giovanni Ianne
Un buon voltmetro
Un buon voltmetro deve avere una resistenza internamolto grande.
35Prof Giovanni Ianne
La forza elettromotrice
La forza elettromotrice fem = E di un generatore è il rapportotra il lavoro W = L che esso compie per spostare una carica qal suo interno e la carica q stessa.
36Prof Giovanni Ianne
Chi riscalda l’aria del phon?
37Prof Giovanni Ianne
La potenza dissipata
Si chiama potenza dissipatadal resistore la rapidità concui l’energia elettrica ètrasformata in calore.
R
VV
R
ViVP
RiRiiiVP
2
2 PRiV poichè
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Il kilowattora
1 kWh = 1000 W x 3600 s = 3,6 x 106 J
Un kilowattora è l’energia assorbita in un’ora da un dispositivo che assorbe la potenza di 1000 W.
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