daddolinaa
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Concetti Chiave

  • Un campo elettrico applicato a un metallo esercita una forza negativa sugli elettroni di conduzione, spingendoli lungo le linee del campo in direzione opposta.
  • Il movimento degli elettroni di conduzione è accelerato e influenzato dagli urti con gli ioni del metallo, risultando in una velocità di deriva.
  • La corrente elettrica è definita come un flusso ordinato di elettroni che si muovono dal polo negativo al polo positivo di un generatore.
  • L'intensità di corrente si misura in Ampère ed è il rapporto tra la carica totale attraversante una sezione e il tempo impiegato.
  • Un generatore crea una forza elettromotrice, differenza di potenziale tra due poli quando il circuito è aperto, perduta al collegamento del circuito.
Moto degli elettroni di conduzione e intensità di corrente:
Azione ( o effetto ) di un campo elettrico sugli elettroni di conduzione.
Consideriamo una porzione di metallo su cui viene applichiamo un campo elettrico. In questo modo sugli elettroni di conduzione del metallo si sviluppa una forza negativa data da
[math]\vec{F}=-e\cdot\vec{E}[/math]
che tende a far spostare gli elettroni lungo le linee del campo ma nel verso opposto. La forza produce un moto uniformemente accelerato che si sovrappone a quello degli elettroni di conduzione dovuto all’energia termica degli ioni del materiale.
Questo movimento è definito da continue variazioni di direzione della velocità degli elettroni di conduzione causato dagli urti con gli ioni del metallo, ma contemporaneamente il campo elettrico sposta lentamente e globalmente tali elettroni lungo le linee del campo e in verso opposto. La velocità di questo spostamento si chiama velocità di deriva (circa
[math]10^{-3}\ m/s[/math]
) e il flusso ordinato di cariche elettrico si chiama corrente elettrica.
La corrente elettrica è quindi un flusso ordinato di elettroni di conduzione lungo il conduttore che connette i due poli di un generatore; gli elettroni si muovono con una velocità di deriva dal polo negativo al polo positivo.
L’intensità di una corrente elettrica che attraversa un conduttore è il rapporto fra la carica totale
[math]\Delta Q[/math]
che nel tempo
[math]\Delta t[/math]
attraversa una sezione di riferimento del conduttore e il tempo
[math]\Delta t[/math]
stesso:
[math]i=\frac{\Delta Q}{\Delta t}[/math]
la cui unità di misura si esprime in Ampére, per cui
[math]1\ A=(1\ C)/(1\ s)[/math]
.
La carica
[math]\Delta Q[/math]
dipende dal numero
[math]N[/math]
di portatori di carica che attraversa la sezione nel tempo
[math]\Delta t[/math]
e dal valore della carica
[math]q[/math]
di ciascun portatore, quindi
[math]i=\frac{Nq}{\Delta t}[/math]
.
Se si indica con
[math]S[/math]
l'area della sezione attraversata, con
[math]v[/math]
la velocità di spostamento delle cariche, e con
[math]n[/math]
il numero di elettroni contenuti nell'unità di volume al tempo
[math]\Delta t[/math]
, essendo
[math]V=S v \Delta t[/math]
pari al volume attraversato dalle cariche nel tempo
[math]\Delta t[/math]
, possiamo scrivere
[math]N=n S v \Delta t[/math]
, da cui la relazione
[math]i=\frac{Nq}{\Delta t}=q n S v[/math]
.

Proprietà generali di un circuito elettrico
Un generatore è quindi un sistema capace di creare una “forza elettromotrice”, che non si manifesta come una forza meccanica ma crea la differenza di potenziale che si ha fra i due poli quando il circuito è aperto, ossia non c’e passaggio di corrente. Appena il generatore viene collegato la differenza di potenziale si perde.

Domande da interrogazione

  1. Qual è l'effetto di un campo elettrico sugli elettroni di conduzione in un metallo?
  2. Un campo elettrico applicato a un metallo esercita una forza negativa sugli elettroni di conduzione, spingendoli a muoversi lungo le linee del campo in direzione opposta, creando un moto uniformemente accelerato.

  3. Come si definisce la velocità di deriva degli elettroni di conduzione?
  4. La velocità di deriva è la velocità con cui gli elettroni di conduzione si spostano lungo le linee del campo elettrico, ed è circa [math]10^{-3}\ m/s[/math].

  5. Come si calcola l'intensità di corrente elettrica in un conduttore?
  6. L'intensità di corrente elettrica si calcola come il rapporto tra la carica totale [math]\Delta Q[/math] che attraversa una sezione del conduttore nel tempo [math]\Delta t[/math] e il tempo stesso, espressa come [math]i=\frac{\Delta Q}{\Delta t}[/math].

  7. Qual è il ruolo di un generatore in un circuito elettrico?
  8. Un generatore crea una forza elettromotrice che genera una differenza di potenziale tra i due poli del circuito quando è aperto, permettendo il passaggio di corrente quando il circuito è chiuso.

Domande e risposte

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