Concetti Chiave
- Il lavoro del generatore nel trasportare una carica q è espresso dalla formula Wg = ΔV*q, dove ΔV è la differenza di potenziale.
- La potenza erogata dal generatore si calcola come P = ΔV*i, rappresentando il prodotto tra differenza di potenziale e corrente.
- L'Effetto Joule descrive la trasformazione dell'energia elettrica in energia interna nei conduttori, provocando un aumento di temperatura.
- La potenza dissipata in un resistore è calcolata usando P = i^2*R, dove i è l'intensità di corrente e R è la resistenza del resistore.
- Il Watt è l'unità di misura della potenza, mentre il Kilowattora indica l'energia assorbita in un'ora da un dispositivo che dissipa 1000 W.
Per spostare una carica q da un polo all'altro del generatore, esso deve compiere un lavoro contro la forza elettrica. Indicando con ΔV la differenza di potenziale fra i due poli, il lavoro del generatore è :
Wg = ΔV*q
Se la carica q è trasportata per un tempo Δt, allora ricordando la definizione di intenstià di corrente elettrica, il lavoro del generatore può anche essere espresso come:
Wg = ΔV*i*Δt
Si definisce potenza erogata dal generatore il rapporto tra il lavoro compiuto e il tempo impiegato a compierlo, ovvero:
P = Wg/Δt = ΔV*i*Δt/Δt = ΔV*i
L'unitaà di misura della potenza è il Watt (W).
Dunque la potenza erogata da un generatore è il prodotto tra la differenza di potenziale che mantiene ai suoi capi (ΔV) e la corrente che esso fa scorrere nel circuito.
Effetto Joule e trasformazione energetica
Il lavoro compiuto dalle forze del generatore per mantenere costante la ddp (differenza di potenziale) fa aumentare l'energia potenziale delle cariche.
In un circuito chiuso queste però si muovono e tendono ad acquistare energia cinetica a spese della loro energia potenziale elettrica.
Nei conduttori questa energia cinetica si trasforma in energia interna del conduttore, che accresce la propria temperatura, cedendo calore all'ambiente.
La trasformazione di energia elettrica in energia interna si chiama "Effetto Joule".
Questo aumento di energia interna è dissipato mediante un passaggio di calore che può essere utilizzato per scaldare una piastra di metallo (in un ferro da stiro) o per scaldare l'aria (nell'asciugacapelli o nella stufa) ecc...
Potenza dissipata e unità di misura
In un resistore percorso da corrente, la corrente dissipata per effetto Joule esprime la rapidità con cui l'energia elettrica è trasformata in energia interna del resistore.
Per esempio, se un ferro da stiro dissipa la potenza di 1KW significa che, in ogni secondo, 1000 J dio energia elettrica si trasformano in energia interna.
Si può verificare che in un resistore di resistenza R attraversato da una corrente di intensità i, la potenza dissipata P è data dalla formula:
P = i^2*R
Utilizzando la Prima Legge di Ohm, si può scrivere questa formula in altri due modi equivalenti:
P = i*ΔV
P = ΔV^2/R
Attenzione:
Watt è l'unità di misura della potenza dissipata o assorbita in un processo.
Il KiloWatt è un suo multiplo: 1 KW = 1000 W
Il Kilowattora è invece un'unità di misura dell'energia; di solito i consumi di energia elettrica non sono espressi in joule ma in Kilowattora (KWh).
Un Kilowattora è l'energia assorbita in un'ora da un dispositivo che dissipa la potenza di 1000 W.
1 KWh = 1000W * 1h = 1000 W * 3600s = 36000000 J
Conservazione dell'energia nei fenomeni elettrici
Anche nei fenomeni elettrici, vale il principio di conservazione dell'energia totale. Difatti, tutta l'energia elettrica spesa dal generatore di tensione per far circolare la corrente i durante l'intervallo di tempo Δt si ritrova come aumento di energia interna (dell'aria, dell'acqua, del mezzo in cui ci troviamo).
Questa energia assorbita dal particolare mezzo, avente calore specifico c, si può esprimere come:
E = c*m*ΔT
Eguagliando abbiamo:
P*Δt = R * i^2 * Δt = c * m * ΔT
Domande da interrogazione
- Qual è la formula per calcolare il lavoro del generatore quando sposta una carica?
- Come si definisce la potenza erogata da un generatore?
- Cosa avviene all'energia cinetica delle cariche in un circuito chiuso?
- Qual è la relazione tra potenza dissipata e resistenza in un resistore?
- Come si esprime l'energia assorbita da un mezzo in relazione alla potenza e al calore specifico?
Il lavoro del generatore è dato dalla formula Wg = ΔV*q, dove ΔV rappresenta la differenza di potenziale e q la carica spostata.
La potenza erogata dal generatore è definita come P = ΔV*i, dove ΔV è la differenza di potenziale e i è l'intensità di corrente.
In un circuito chiuso, le cariche tendono ad acquistare energia cinetica a spese della loro energia potenziale elettrica, trasformando quest'ultima in energia interna del conduttore, aumentando la temperatura e cedendo calore all'ambiente.
La potenza dissipata in un resistore è espressa dalla formula P = i^2*R, dove i è l'intensità di corrente e R è la resistenza.
L'energia assorbita dal mezzo è espressa come E = c*m*ΔT, dove c è il calore specifico, m è la massa e ΔT è la variazione di temperatura, e si può eguagliare a P*Δt.
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