Risposte domande aperte Fisica aggiornate 2025

∇•J

∂ρ/∂t + = 0

ρ ∂ρ/∂t

dove rappresenta la densità di carica elettrica e rappresenta la sua variazione nel tempo. Il secondo

∇•J, rappresenta la divergenza del vettore densità di corrente J, cioè la sua

termine dell'equazione,

variazione in una determinata regione spaziale. L'equazione di continuità afferma che la variazione della

densità di carica all'interno di una regione è uguale al flusso netto di carica in quella regione. In altre parole,

se la densità di carica diminuisce in una regione, ci deve essere una corrente elettrica uscente maggiore di

quella entrante.

L'equazione di continuità della corrente elettrica è una legge fondamentale della fisica elettrica, che ha

numerose applicazioni pratiche nella progettazione elettronica, nella generazione di campi elettrici, e in molti

altri contesti.

è l'intensità

Come definita di corrente in un conduttore e come si misura?

L'intensità di corrente, indicata con la lettera I, è una grandezza che rappresenta il flusso di carica elettrica

attraverso un conduttore per unità di tempo. In altre parole, l'intensità di corrente rappresenta la quantità di

carica che attraversa una sezione trasversale del conduttore in un dato intervallo di tempo.

L'unità di misura dell'intensità di corrente nel Sistema Internazionale (SI) è l'Ampere (A), che corrisponde a

una carica di un Coulomb che fluisce attraverso il conduttore in un secondo. Formalmente, l'intensità di

corrente è definita come:

I = Q/t

dove Q rappresenta la carica elettrica che fluisce attraverso il conduttore in un determinato intervallo di

tempo t. In termini del vettore densità di corrente J, l'intensità di corrente può essere espressa come:

∫∫ •

I = J dS

dove l'integrale è calcolato sulla superficie S del conduttore, e J rappresenta il vettore densità di corrente.

Per misurare l'intensità di corrente in un conduttore, si utilizza un amperometro, un dispositivo che si

connette in serie al conduttore e misura il flusso di corrente attraverso di esso. L'amperometro funziona

misurando la caduta di tensione attraverso una resistenza interna nota, e utilizzando la legge di Ohm per

determinare l'intensità di corrente che fluisce attraverso il conduttore. In alternativa, si possono utilizzare

pinze amperometriche, che permettono di misurare l'intensità di corrente senza dover interrompere il circuito

elettrico. Le pinze amperometriche funzionano utilizzando il principio dell'effetto Hall, che consente di

misurare il campo magnetico generato dalla corrente che attraversa il conduttore, e di dedurre l'intensità di

corrente da esso.

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Si enunci la legge di Ohm generalizzata per la conduzione elettrica e se ne descriva

poi la forma specifica nel caso di conduttori metallici.

La legge di Ohm generalizzata afferma che la densità di corrente J in un materiale è proporzionale al campo

elettrico E applicato, ovvero:

σE

J =

dove σ(SIGMA) è la conducibilità elettrica del materiale. La conducibilità elettrica è una misura della

ρ

capacità del materiale di condurre corrente elettrica, ed è inversamente proporzionale alla resistività del

materiale:

σ 1/ρ

=

La forma specifica della legge di Ohm nel caso di conduttori metallici è data dalla legge di Ohm classica,

che afferma che la corrente I che fluisce attraverso un conduttore metallico è proporzionale alla differenza di

potenziale V applicata ai suoi estremi, ovvero:

I = (1/R) V

dove R è la resistenza del conduttore. La resistenza è una misura dell'opposizione del materiale al flusso di

corrente elettrica, ed è inversamente proporzionale alla conducibilità elettrica del materiale:

ρL/A

R = ρ

dove L è la lunghezza del conduttore, A è la sua area trasversale, e è la resistività del materiale.

La legge di Ohm classica è una approssimazione valida per la maggior parte dei materiali metallici a

temperatura ambiente, e rappresenta uno dei principi fondamentali della teoria dei circuiti elettrici. Tuttavia,

per alcuni materiali non metallici, come i semiconduttori, la relazione tra la corrente e la differenza di

potenziale non è lineare, e può dipendere dal tipo di materiale, dalla temperatura e da altri fattori. In questi

casi, è necessario utilizzare una forma generalizzata della legge di Ohm, come quella descritta sopra.

Esporre la prima legge di ohm

La prima legge di Ohm afferma che la corrente elettrica che fluisce in un circuito è direttamente

proporzionale alla differenza di potenziale elettrico applicata al circuito stesso, a parità di temperatura e di

pressione. In formule matematiche, si può esprimere la prima legge di Ohm come:

I =V/R

dove I è la corrente elettrica che scorre nel circuito, V è la differenza di potenziale elettrico applicata al

circuito e R è la resistenza del circuito. La costante di proporzionalità tra V e I è proprio la resistenza R,

espressa in ohm .

La prima legge di Ohm si applica ai materiali che seguono il cosiddetto comportamento ohmico, ovvero la

cui resistenza rimane costante indipendentemente dalla tensione applicata. In questi materiali, l'intensità

della corrente è direttamente proporzionale alla tensione elettrica applicata, e la costante di proporzionalità

è la resistenza del materiale.

La legge di Ohm è fondamentale per la comprensione del funzionamento dei circuiti elettrici e per il calcolo

delle grandezze elettriche in essi.

Si definisca la resistenza elettrica di un conduttore e si discutano le resistenze

equivalenti di una serie di resistori e di un sistema di resistori in parallelo.

La resistenza elettrica di un conduttore è la misura della sua capacità di opporsi al passaggio di corrente

(Ω)

elettrica attraverso di esso. È misurata in unità di ohm ed è determinata dalla geometria del conduttore,

dal materiale di cui è fatto e dalla sua temperatura.

Per quanto riguarda le resistenze equivalenti, se si dispone di un insieme di resistori collegati in serie, la

resistenza equivalente del sistema è data dalla somma delle resistenze individuali:

Rs = R1 + R2 + R3 + ... + Rn

In altre parole, la corrente deve attraversare tutti i resistori uno dopo l'altro, quindi la resistenza totale del

sistema è la somma delle singole resistenze. Questo significa che, se si aumenta il numero di resistori in

serie, la resistenza totale del sistema aumenterà proporzionalmente.

D'altra parte, se si dispone di un insieme di resistori collegati in parallelo, la resistenza equivalente del

sistema è data dal reciproco della somma dei reciproci delle resistenze individuali:

1/Rp = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ... + 1/Rn

o

Rp = 1 / (1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ... + 1/Rn)

In questo caso, la corrente viene divisa tra i resistori e il sistema presenta una resistenza totale più bassa

rispetto a quella dei singoli resistori. Questo significa che, se si aumenta il numero di resistori in parallelo, la

resistenza totale del sistema diminuirà proporzionalmente.

Le resistenze in serie e in parallelo sono entrambe importanti per la progettazione di circuiti elettrici. Ad

esempio, l'utilizzo di resistori in serie può essere utile per raggiungere una determinata resistenza in un

circuito in cui non è disponibile un singolo resistore di valore corretto, mentre l'utilizzo di resistori in parallelo

può essere utile per aumentare la corrente disponibile in un determinato ramo del circuito.

Come si trovano le resistenze equivalenti in caso di resistenze in serie e parallelo?

Per determinare la resistenza equivalente di un insieme di resistenze collegate in serie, si sommano le

resistenze individuali. In altre parole, la resistenza equivalente Rs di un insieme di n resistenze in serie R1,

R2, ..., Rn è data dalla somma delle singole resistenze:

Rs = R1 + R2 + ... + Rn

Per esempio, se si hanno tre resistenze in serie con valori R1 = 10 ohm, R2 = 20 ohm, e R3 = 30 ohm, la

resistenza equivalente sarà:

Rs = R1 + R2 + R3 = 10 + 20 + 30 = 60 ohm

Per determinare la resistenza equivalente di un insieme di resistenze collegate in parallelo, si calcola invece

il reciproco della somma dei reciproci delle resistenze individuali. In altre parole, la resistenza equivalente

Rp di un insieme di n resistenze in parallelo R1, R2, ..., Rn è data da:

1/Rp = 1/R1 + 1/R2 + ... + 1/Rn

o, equivalentemente:

Rp = 1 / (1/R1 + 1/R2 + ... + 1/Rn)

Per esempio, se si hanno tre resistenze in parallelo con valori R1 = 10 ohm, R2 = 20 ohm, e R3 = 30 ohm,

la resistenza equivalente sarà:

1/Rp = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 = 1/10 + 1/20 + 1/30 Rp = 1 / (1/R1 + 1/R2 + 1/R3) = 6.0 ohm

Le formule sopra sono valide per insiemi di resistenze composte da due o più elementi. Per il caso di un

insieme di due resistenze in serie o in parallelo, esistono formule semplificate che possono essere utilizzate.

Ad esempio, la resistenza equivalente di due resistenze R1 e R2 in serie è semplicemente data dalla

somma delle due resistenze, mentre la resistenza equivalente di due resistenze in parallelo è data da:

Rp = (R1 * R2) / (R1 + R2)

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Cos'è 'effetto joule?

L'effetto Joule, chiamato anche riscaldamento Joule, si riferisce alla conversione dell'energia elettrica in

calore quando una corrente elettrica attraversa un materiale che ha resistenza. Questo effetto fu scoperto

dal fisico britannico James Prescott Joule nel 1840.

In sostanza, quando una corrente elettrica scorre attraverso un materiale che ha resistenza, gli elettroni in

movimento collidono con gli atomi del materiale. Queste collisioni producono un aumento dell'agitazione

termica degli atomi e delle molecole, causando un aumento della temperatura del materiale stesso.

L'effetto Joule può essere utile, ad esempio, per riscaldare un filamento di una lampadina o una resistenza

elettrica di un fornello. Tuttavia, in molti casi, l'effetto Joule rappresenta uno spreco di energia elettrica,

poiché parte dell'energia viene convertita in calore anziché in lavoro utile.

In cosa consiste l'effetto Joule in un conduttore e che forma assume l'effetto Joule

se lo si considera localmente?

L'effetto Joule consiste nella produzione di calore all'interno di un conduttore attraversato da una corrente

elettrica. Quando gli elettroni si muovono all'interno del conduttore, essi urtano contro gli atomi del materiale,

trasferendo loro energia cinetica. Questa energia cinetica viene poi dissipata sotto forma di calore.

Se si considera l'eff