Corrente - Effetto termico

La magia e il meraviglioso scintillio prodotto dalle lampade del Palais de l’électricité non sarebbero stati prodotti senza la scoperta della corrente elettrica.
Al Palais de l’électricité, infatti, se gli occhi dei visitatori non fossero stati colpiti dalla luce emanata dalle molte lampadine non si sarebbe certamente considerato l’effetto termico della corrente elettrica né si sarebbe pensato a come è realizzata una lampadina.
L’illuminazione elettrica si può, in effetti, realizzare usando lampadine ovvero lampade ad incandescenza.
Le lampade sono solitamente caratterizzate da un filamento di tungsteno o di altri metalli ad alto punto di fusione. Tale filamento è posto in un involucro di vetro, all’interno di cui si pone un gas, l’azoto o comunque gas rari, esistenti in piccolissima quantità nell’atmosfera, come l’argo. In tal modo si possono raggiungere temperature elevatissime, fino a 2.700° C senza che il tungsteno sublimi ed annerisca l’involucro.
Il rendimento luminoso di una lampada ad incandescenza e’ molto modesto in quanto la maggior parte dell’energia viene dispersa sottoforma di calore.
Spieghiamo ora l’effetto termico della corrente elettrica: prendendo in considerazione un conduttore percorso da una corrente si noterà innanzitutto che, al passaggio della corrente elettrica, esso si riscalderà.
Si faccia passare poi una corrente elettrica in un filo metallico teso tra due punti: si potrà osservare che il filo si riscalda e di conseguenza si allunga. Precisamente è possibile constatare che il passaggio della corrente lungo il filo determina uno sviluppo di calore proporzionale al tempo durante il quale la corrente fluisce.
Se si andrà ad aumentare gradualmente l’intensità della corrente si potrà notare un sensibile aumento della temperatura.
Mediante accurate misure effettuate con un Calorimetro si può inoltre constatare la quantità di calore ceduta dal filo sono proporzionali al prodotto dell’intensità della corrente.
Si ripeta poi l’esperimento con un filo, avente sezione costante di rame per un tratto AC e di ferro per un tratto CB si può notate che il tratto in ferro si arroventa, mentre quello in rame si intiepidisce appena; questo accade in quanto il ferro offre una resistenza maggiore di quella del rame al passaggio della corrente e di conseguenza risulterà quindi che lo sviluppo di calore prodotto al passaggio della corrente aumenterà all’aumentare della resistenza del conduttore.
I risultati di precisi esperimenti permettono dunque di annunciare la seguente Legge di Joule secondo la quale
“La quantità di calore sviluppata in un conduttore al passaggio della corrente elettrica è direttamente proporzionale al tempo durante il quale la corrente passa al quadrato della sua intensità e alla resistenza del conduttore”.
Si otterrà quindi come formula Q= K y² R t dove Q è la quantità di calore sviluppata; y, R e t sono rispettivamente l’intensità della corrente, la resistenza ed il tempo. K sta ad indicare invece una costante di proporzionalità che dipende dalla unità di misura usata.