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  • Ohm e Joule.. FISICA!

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topina93
topina93 - Erectus - 135 Punti
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1) Enuncia la prima e la seconda legge di Ohm e illustra la dipendenza della resistività dalla temperatura.

2) Definisci la potenza elettrica e discuti relativamente all'effetto Joule.

Grazie in anticipo :)
Max 2433/BO
Max 2433/BO - Genius - 15502 Punti
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In parole molto ma molto semplici la cosa funziona così:

Un elettrone, sottoposto ad un campo elettrico, si muove di moto rettilineo uniformemente accelerato, fintanto che non entra in collisione con un'altra particella.

In questo urto l'elettrone cede l'energia acquisita durante l'accelerazione alla particella che, a sua volta aumenterà il suo stato energetico "vibrando".

Dopo l'urto, al permanere del campo elettrico, l'elettrone torna in movimento.

Questa successione di urti e "vibrazioni" genera, a livello macroscopico, una crescita di temperatura del materiale e quindi una trasformazione dell'energia elettrica fornita dal generatore in energia termica.

Il primo che osservò e studio questo fenomeno, a livello macroscopico, fu James Prescot Joule nel 1885.

:hi

Massimiliano
bigjohn56
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Guarda qui:
http://www.leo-alberto.it/elettrotecnica/elettrotecnica.php
Gianni.
topina93
topina93 - Erectus - 135 Punti
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Si ma qui non spiega bene la dipendenza della resistività dalla temperatura.

:dontgetit
bigjohn56
bigjohn56 - Genius - 3120 Punti
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Guarda qui:
http://www.fisica.uniud.it/URDF/secif/ottica/bici/emi4.htm
http://it.wikipedia.org/wiki/Resistenza_elettrica#Dipendenza_dalla_temperatura
Gianni
topina93
topina93 - Erectus - 135 Punti
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Forse lo spiega meglio nel secondo link, ma io di fisica non ci capisco niente :(

Grazie comunque :)
Max 2433/BO
Max 2433/BO - Genius - 15502 Punti
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Provo a vedere se riesco a spiegartelo con parole semplici (almeno spero)

La prima legge di ohm fornisce semplicemente una relazione tra la caduta di tensione ai capi di un conduttore e la corrente che gli scorre attraverso, chiamando questa "relazione" resistenza:

R = V/I

In pratica la resistenza R di un conduttore risulta direttamente proporzionale alla caduta di tensione ai suoi capi ed inversamente proporzionale alla corrente che gli scorre attraverso.

Se la scriviamo così:

V = R*I possiamo affermare che la caduta di tensione ai capi di un conduttore di resistenza R, a parità di corrente elettrica (cioè con I = costante) sarà tanto maggiore quanto più grande sarà la resistenza R

Se invece la scriviamo così:

I = V/R possiamo affermare che la corrente che scorre in un conduttore di resistenza R, a parità di caduta di tensione (cioè con V = costante) sarà tanto minore quanto sarà più grande la resistenza R.

La seconda legge di ohm, invece, ci permette di risalire alla resistenza di un conduttore in base alle sue caratteristiche fisiche e geometriche:

R = ro * (l/S)

dove
ro è la resistività del materiale ed è una sua caratteristica fisica
l è la lunghezza del nostro conduttore
S è la superficie della sezione del conduttore

Da questa formula si intuisce che, scelto il materiale, e quindi fissato ro, la resistenza del nostro conduttore è direttamente proporzionale alla lunghezza ed inversamente proporzionale alla sua sezione.

Abbiamo detto che ro è una caratteristica fisica di ogni materiale ed è dipendente dalla temperatura.

Per i conduttori metallici, ro è così composta:

ro = roTo * [1 + alfa * (T - To)]

dove

roTo è la resistività del materiale alla temperatura di riferimento To
alfa è il coefficiente termico, anch'esso dipendente dal tipo di materiale utilizzato
T è la temperatura alla quale viene utilizzato il conduttore

quindi si vede che ro è dipendente dalla temperatura e, di conseguenza, anche la resistenza dipende dalla temperatura.

Nello specifico, se alfa è positivo, la resistenza aumenterà all'aumentare della temperatura rispetto a To.

Viceversa se alfa è negativo, la resistenza diminuirà all'aumentare della temperatura (ad esempio la grafite ha un coeffciente termico negativo).

Esistono poi leghe particolari che hanno alfa pari a 0, in queste la resistività e quindi la resistenza non varia la variare della temperatura (un esempio la costanatana, una lega di rame e nichel)

Questo per quanto concerne il primo quesito.

:hi

Massimiliano

Aggiunto 18 minuti più tardi:

L'effetto joule, o effetto termico, è un fenomeno che si presenta in un conduttore percorso da corrente elettrica: questo si scalda.

In modo matematico questo viene espresso con la seguente formula:

P = V*I

dove

P è la potenza termica dissipata
V è la tensione applicata ai capi del nostro conduttore
I è la corrente che attraversa il nostro conduttore

Per cui si vede che l'effetto joule è direttamente proporzionale sia alla tensione che alla corrente.

Per le resistenze, poi, applicando la legge di ohm, possiamo anche esprimere P in altri due modi:

ricordando che: V = R*I

P = R*I*I = R*I^2

ricordando che: I = V/R

P = V*V/R = V^2/R

Quindi, a parità di corrente, l'effetto joule aumenta all'aumentare della resistenza e a parità di tensione invece, l'effetto joule aumenta al diminuire della resistenza.

L'effetto joule negativo o positivo a seconda dei casi.

Visto che rappresenta una perdità di energia sotto forma di calore, è da considerarsi negativo in tutti quei casi in cui la produzione di calore dalla corrente elettrica non è il nostro fine (ad esempio è utile nei forni elettrici, negli asciuga capelli, negli interruttori magneto termici, nei fusibili... è invece una perdita di energia nelle vecchie lampadine ad incandescenza, perchè il calore rappresenta un a perdita, non una trasformazione della corrente in luce, nelle linee di trasporto di energia e, in generale in qualsiasi circuito elettrico perchè quello che se ne va in calore è energia che non viene utilizzata dal nostro circuito).

Saluti...

... e se hai altri dubbi (nella speranza di avere le risposte :D ) riscrivimi.

Massimiliano
topina93
topina93 - Erectus - 135 Punti
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Allora.. io so che se l'energia in una resistenza diventa calore allora si ha l'effetto Joule. Ma non riesco a capirne il perchè! >.<
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