Concetti Chiave
- La potenza erogata da un generatore è data dal prodotto della differenza di potenziale (ΔV) e la corrente (i) nel circuito, misurata in Watt (W).
- L'energia elettrica nei conduttori si trasforma in energia interna, riscaldando l'ambiente per effetto Joule, come avviene in dispositivi come ferri da stiro e asciugacapelli.
- La potenza dissipata in un resistore è espressa dalla formula P = i^2*R, utilizzando la resistenza R e l'intensità di corrente i.
- Il Kilowattora (KWh) è un'unità di misura dell'energia, corrispondente all'energia assorbita in un'ora da un dispositivo che dissipa 1000 W.
- Il principio di conservazione dell'energia totale si applica anche ai fenomeni elettrici, con l'energia elettrica convertita in aumento di energia interna nei vari mezzi.
Potenza Elettrica
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.
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...
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
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 compiuto da un generatore elettrico?
- Come si definisce la potenza erogata da un generatore?
- Che cos'è l'Effetto Joule?
- Come si calcola la potenza dissipata in un resistore?
- Qual è la differenza tra Watt e Kilowattora?
Il lavoro compiuto da un generatore elettrico è calcolato con la formula Wg = ΔV*q, dove ΔV è la differenza di potenziale e q è la carica.
La potenza erogata da un generatore è definita come il prodotto tra la differenza di potenziale (ΔV) e la corrente (i), espressa come P = ΔV*i.
L'Effetto Joule è la trasformazione di energia elettrica in energia interna nei conduttori, che aumenta la temperatura del conduttore e cede calore all'ambiente.
La potenza dissipata in un resistore è calcolata con la formula P = i^2*R, dove i è l'intensità della corrente e R è la resistenza.
Il Watt è l'unità di misura della potenza, mentre il Kilowattora è un'unità di misura dell'energia, equivalente all'energia assorbita in un'ora da un dispositivo che dissipa 1000 W.
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