Elettricità

Materie:	Appunti
Categoria:	Fisica
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Data:	08.10.2001
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CAPITOLO 21
L’elettrizzazione per strofinio viene prodotta su corpi inizialmente neutri i quali si caricano elettricamente, a causa del trasferimento di cariche che avviene con un altro corpo durante lo strofinio.
L’elettrizzazione per contatto viene prodotta dal contato tra un corpo elettrizzato e uno elettricamente neutro, a causa di un passaggio di elettroni tra i due corpi.
L’elettrizzazione per induzione viene prodotta dall’avvicinamento di un corpo elettrizzato a un corpo non elettrizzato, a causa di una separazione di cariche elettriche all'interno del corpo neutro.
La legge di conservazione della carica elettrica afferma che in un sistema isolato, la somma algebrica delle cariche si mantiene costante.

TIPO DI ELETTRIZZAZIONE
AVVIENE IN SEGUITO A …
L’ETTRETTIZZAZIONE …
Per strofinio
Strofinio di due corpi inizialmente neutri
Permane dopo lo strofinio
Per contatto
Semplice contatto tra un corpo elettrizzato e uno neutro
Permane dopo il contatto
Per induzione
Avvicinamento, senza contatto, di un corpo elettrizzato a uno neutro
Scompare se i due corpi vengono allontanati
Il campo elettrico è quella regione di spazio nel quale si esercitano, da parte di una o più cariche elettriche, forze di attrazione o repulsione.

L’intensità di un campo elettrostatico (E) in un dato punto è il rapporto tra la forza (Fe) agente su una carica puntiforme positiva posta in quel punto e il valore (q) della carica stessa.
Nel S.I. si misura in N/C (newton/coulomb).
In formula, si ha:
E = Fe N
q C
Ponendo una carica elettrica puntiforme (q) in un campo elettrico creato dalla carica (Q), l’intensità del campo è direttamente proporzionale alla carica (Q) generatrice del campo il campo e inversamente proporzionale al quadrato della distanza.
In formula, si ha:
E = K · Q
d ²
In un campo elettrico sono presenti linee di forza; esse sono le traiettorie che descriverebbero le particelle materiali cariche di elettricità che fossero libere di obbedire alla forza presente. In relazione all’orientamento delle linee di forza si osserva che se il campo è prodotto da una carica +Q, le linee di forza sono raggi uscenti da essi e una carica negativa tende a sfuggire dal campo, se il campo è prodotta da una carica –Q sono raggi orientati verso l’interno, e una carica positiva viene attratto dal campo. Se il campo è prodotta da due o più cariche le linee di forza sono curve e la forma delle stesse varia secondo la distribuzione delle cariche elettriche nel campo e il loro segno (per convezione il loro verso va da un corpo con carica positiva a un corpo con carica negativa).

Il potenziale elettrico di un campo in un punto è il lavoro necessario per trasportare la carica +1 da quel punto all’infinito.
La differenza di potenziale elettrico da due punti A e B è il lavoro necessario per trasportare una carica positiva da un punto a potenziale maggiore a un punto a potenziale minore.
In formula si ha:
L = Q · ∆V
L’unità di potenziale elettrico è il V (volt).
In un punto di un campo elettrico si ha il potenziale di 1 V quando per trasportare la carica di 1 C di quel punto al limite del campo (o viceversa) si compie il lavoro di un J.

CAPITOLO 22
La corrente elettrica si può considerare un flusso di elettroni che si stabilisce in un conduttore sotto l’azione di una differenza di potenziale elettrico.
Per convenzione si assume che la corrente elettrica percorra un conduttore da punti a potenziale maggiore ai punti a potenziale minore; cioè da polo positivo al polo negativo.
Perché la corrente possa scorrere con continuità, è necessario disporre di un circuito elettrico. Esso è costituito da:
- 1 generatore di corrente (es. ENEL, corrente alternata; pila, corrente continua);
- 1 conduttore (fili di oro; argento; rame, il più utilizzato);
- 1 interruttore (aperto - spento, chiuso - acceso)
- 1 utilizzatore (lampadina, elettrodomestici).

L’intensità di corrente elettrica (I) è la quantità di carica elettrica (elettroni) che attraversa una sezione (s) del conduttore nell’unità di tempo.
In formula si ha:
I = Q
∆t
Nel S.I. le cariche elettriche(Q) si misurano in coulomb (C) e il tempo in secondi; di conseguenza si ha che l’intensità di corrente elettrica si misura in C/sec. A questa unità si dà il nome di ampere (A).

La prima legge di Ohm afferma che l’intensità di corrente (I) che percorre un conduttore è direttamente proporzionale alla tensione (∆V) applicata ai suoi estremi.

La resistenza elettrica di un conduttore, o di un circuito, rappresenta il rapporto tra la tensione applicata e l’intensità della corrente elettrica che percorre un conduttore, o un circuito.
In formula si ha:
R = ∆V
I
Nel S.I. la tensione si misura in volt (V) e l’intensità in ampere(A); di conseguenza la resistenza si misura in V/A. A questa unità si dà il nome di ohm (Ω).

GRANDEZZA
INDICA …
UNITÀ DI MISURA
Differenza di potenziale (V)
Il lavoro occorrente per spostare una carica elettrica unitaria fra gli estremi di un conduttore.
Volt (V)
Intensità di corrente (I)
La quantità di carica che passa attraverso una sezione di un circuito nell’unità di tempo.
Ampere (A)
Resistenza elettrica (R)
L’opposizione esercitata dal circuito al passaggio della corrente.
Ohm (Ω)
La seconda legge di Ohm afferma che la resistenza di un conduttore (R) è direttamente proporzionale alla sua lunghezza (l) e inversamente proporzionale all’area (S) della sua sezione.
In formula, si ha:
R = ρ · l
S
Il simbolo ρ è una lettera dell’alfabeto greco; si legge RO. In questa formula, rappresenta la costante di proporzionalità tra la resistenza di un conduttore, la sua lunghezza e la sua sezione. Questo valore viene denominato resistività e dipende dal materiale di cui esso è composto. Nel S.I. viene misurata in ohm · metro (Ω · m), come si può dimostrare utilizzando la formula inversa:
ρ = R · S Ω · m²
l m
Resistività (a 20°C)

MATERIALE
UNITÀ DI MISURA
MATERIALE
UNITÀ DI MISURA
Conduttori
Isolanti

Argento
1.6 · 10ˉ⁸
Carta
10⁵
Rame
1.7 · 10ˉ⁸
Vetro
10¹²
Alluminio
2.8 · 10ˉ⁸
Gomma
10¹⁴
Tungsteno
5.5 · 10ˉ⁸
Ferro
6.5 · 10ˉ⁸

L’energia elettrica erogata da un generatore è uguale al prodotto tra l’intensità (I), la variazione di tempo (∆t) e la differenza di potenziale (∆V).
In formula si ha:
E = I · ∆t · ∆V
Se dividiamo questa energia per l’intervallo di tempo ∆t otteniamo quanta energia si trasforma nell’unità di tempo, ovvero la potenza elettrica (P).
In formula si ha:
P = I · ∆V
Quindi la potenza elettrica sviluppata in un conduttore sottoposto alla tensione ∆V e percorso dalla corrente di intensità I, è data dal prodotto di queste due grandezze.
Se, in questa formula, si sostituisce al posto di ∆V il prodotto R · I, dato dalla prima legge di Ohm, si ottiene:
P = I ² · R
Quindi, l’energia elettrica che in ogni secondo si trasforma in calore in un conduttore è direttamente proporzionale alla resistenza del conduttore e al quadrato dell’intensità di corrente che lo percorre.

Ricavando l’energia dalla definizione di potenza si ha:
E = P · ∆t
Poiché il valore espresso in J supera spesso il valore di un milione il problema è stato risolto utilizzando una unità di misura che non appartiene al S.I.: il chilowattora (simbolo kWh).
Un kWh rappresenta l’energia fornita, durante un’ora, da un generatore elettrico a un circuito che assorbe la potenza di un chilowatt.
Poiché 1 kW = 1000 W e i h = 3600s, si ha
E = P · t = 1000 W · 3600s = 3600000 J
Quindi 1 kWh = 3.6 · 10⁶ J