Corrente elettrica, quantità di elettricità e densità

Qual è la differenza di potenziale e corrente elettrica?

Consideriamo due corpi A e B tra i quali esiste una differenza di potenziale e cioè una pressione elettrica, collegati tra loro mediante un mezzo opportuno (conduttore) che permette il passaggio di elettroni.

Se A è negativo e B è positivo, gli elettroni scorrono attraverso il mezzo di collegamento da A e B, per riempire il posto degli elettroni mancanti in quest’ultimo.

Si ha cioè, attraverso il conduttore, una corrente di elettroni, detta comunemente corrente elettrica.

Naturalmente, pur essendo la forza di attrazione tra gli elettroni di A e gli ioni positivi di B reciproca, non saranno mai gli ioni positivi a doversi spostare verso gli elettroni, per la grande massa di cui sono dotati in confronto a quella degli elettroni.

La corrente di elettroni va dunque dal meno al più, dal negativo al positivo, anche se è ancora in uso la convenzione, dovuta a vecchie teorie, di stabilire il senso della corrente elettrica dal positivo al negativo. Il senso della corrente comunque non influisce sui fenomeni e sulle leggi dell’elettricità.

Effetti della corrente elettrica

La corrente è la causa diretta di tutti i fenomeni elettrici. È la corrente che attraversando opportuni apparecchi, trasforma l’energia elettrica in energia calorifica (ferri 'da stiro, lampade elettriche, ecc.), in energia chimica (galvanostegia, accumulatori, ecc.), in energia meccanica (altoparlanti, motori elettrici, ecc.). Propriamente la corrente elettrica produce tre effetti principali:

a) effetto termico;

b) effetto chimico;

c) effetto magnetico.

Durata della corrente elettrica

La corrente elettrica durerà fino a che esisterà d.d.p. tra i corpi A e B, fino a che cioè il corpo A avrà elettroni in eccesso rispetto a B. Quando però entrambi i corpi avranno acquistato lo stesso potenziale o saranno diventati neutri per effetto del passaggio degli elettroni eccedenti di A negli ioni positivi di B, non si avrà più passaggio di corrente.

Perchè questa possa durare non solo per il brevissimo tempo impiegato dai corpi A e B a divenire equipotenziali o neutri, occorre, mediante un generatore elettrico G aspirare gli elettroni da B e riportarli in A, onde mantenere la d.d.p. e cioè il dislivello elettrico tra i due corpi, come farebbe una pompa P aspirante-premente applicata ai due vasi comunicanti A e B per mantenere tra essi il dislivello d’acqua H.

Il generatore elettrico per poter compiere il lavoro che richiede lo spostamento degli elettroni deve attingere ad altre forme di energia, come detto nel paragrafo precedente.

Misura e intensità della corrente

L’unità di misura della corrente elettrica è l’amper il cui simbolo è A.

L’intensità I della corrente elettrica dipende dalla velocità di scorrimento degli elettroni lungo il conduttore, dipende cioè dal numero degli elettroni che passano nel conduttore in un minuto secondo.

Considerando che tanti sono gli elettroni che entrano nel conduttore in un secondo, altrettanti devono essere gli elettroni che ne escono nello stesso tempo, si comprende che in un conduttore la intensità di corrente è la medesima in ogni punto, anche se il conduttore varia di sezione e di resistività.

Ciò conduce a stabilire che nella sezione minore del conduttore si avrà il massimo addensamento di elettroni, con conseguente aumento dell’intensità di corrente I per ogni unità di superficie s.

Si chiama appunto densità di corrente d il rapporto tra l'intensità 7 e la sezione 5 del conduttore, e cioè:

L’unità di misura della densità è 1 ’amper per mm2. (A/mm2).

Studieremo in seguito che la corrente elettrica può dipendere anche dal movimento di ioni negativi e di ioni positivi contemporaneamente. L’intensità della corrente è in tal caso la somma della quantità di elettricità negativa che attraversa il conduttore in un senso e di quella positiva che si sposta in senso opposto, nell'unità di tempo, in quanto il movimento di una carica positiva in un senso equivale al movimento di una eguale carica negativa in senso opposto.

Corrente continua e alternata

La corrente elettrica infine può essere:

a) continua, quando è prodotta da elettroni che si spostano sempre nello stesso senso.

b) alternativa, quando è prodotta dallo spostamento di elettroni ora in un senso ora nell’altro senso.

La corrente continua a sua volta può essere costante oppure variabile. È costante quando mantiene il suo valore con il passare del tempo. Significa allora che il generatore che spinge gli elettroni attraverso il conduttore ha una d.d.p. costante e che lo stesso con-duttore mantiene inalterate le sue caratteristiche. La corrente costante I è graficamente rappresentata da una retta parallela all’asse dei tempi t

È variabile quando cambia il suo valore con il passare del tempo. La corrente modulata, p.e., di un microfono a carbone è variabile unisenso, perchè generata da una d.d.p. costante che spinge gli elettroni in un conduttore di caratteristiche variabili.

I generatori di corrente continua sono le pile, gli accumulatori e le dinamo.

Tipica corrente alternativa è la corrente alternata prodotta dagli alternatori. Questi producono una d.d.p. che inverte periodicamente la sua polarità, secondo una legge sinusoidale che verrà studiata in seguito, per cui gli elettroni sono costretti a scorrere nel conduttore periodicamente ora in un senso, ora in senso opposto.

La frequenza, che dimensionalmente è l'inverso di un tempo, si misura in hertz (Hz) o in periodi al secondo o cicli al secondo.

Il valore della frequenza industriale, prodotta dagli alternatori è di 50 Hz; ciò significa che la corrente si inverte ad ogni centesimo di secondo. Il valore delle frequenze usate in campo radio prodotte da particolari generatori, può variare da qualche decina di Hz a milioni di Hz.