L’elettricità
Se strofiniamo un panno di
lana contro un oggetto di plastica,
ci accorgiamo che acquista la
proprietà di attrarre o respingere
degli oggetti.
Da questo presupposto, possiamo dedurre
che alcuni atomi in determinate condizioni,
hanno la proprietà di perdere o acquistare
elettroni, pertanto assumono un determinato
stato elettrico.
Cariche positive o negative
Un corpo è elettrizzato, quando possiede
un eccesso di carica o positiva
o negativa .
Cariche Positive
Un corpo è carico positivamente, quando perde elettroni e quindi ha un
numero di protoni superiore a essi.
Esempio di atomo
carico positivamente
comprendente 3 elettroni
e 4 protoni
Cariche negative
Un corpo è carico negativamente, quando acquista elettroni e quindi ha
un numero di protoni inferiore a essi.
Esempio di atomo
carico negativamente
comprendente 6 elettroni
e 4 protoni
Isolanti e conduttori
A seconda del materiale di cui sono costituiti
e della velocità con cui l’elettricità li
attraversa, i corpi si distinguono in:
e conduttori .
isolanti
Un corpo si dice isolante quando le cariche
elettriche lo attraversano con grande
difficoltà, perchè in questi materiali gli
elettroni sono fortemente legati al nucleo
dell’atomo.
Un corpo si dice conduttore,quando le
cariche elettriche che lo attraversano
si muovono con grande facilità, perché
in questi materiali, gli elettroni sono
legati debolmente al nucleo dell’atomo.
L’elettrizzazione dei corpi
L’elettrizzazione dei corpi può essere
compiuta mediante tre metodi differenti :
per strofinio
, per contatto
e
per induzione .
Corrente elettrica e differenza di potenziale
Le cariche elettriche si possono pure muovere all’interno di
un conduttore dando origine al fenomeno della
.
corrente
elettrica
Per capire il passaggio delle cariche elettriche all’interno di un
conduttore si può utilizzare il principio dei vasi comunicanti .
Nella corrente elettrica affinché le cariche elettriche passino
attraverso un conduttore è necessario che agli estremi del
conduttore siano accumulate quantità diverse di cariche
elettriche cioè una differenza di carica.
I vasi comunicanti
Il principio dei vasi comunicanti afferma che
se si hanno due recipienti contenenti acqua a due
livelli differenti collegati tra loro da un tubo
munito di rubinetto, appena si apre, l’acqua
fluisce dal recipiente più pieno al recipiente più
vuoto e il flusso dell’acqua si interrompe quando
raggiungono lo stesso livello.
Esempio di vasi
comunicanti dove l’acqua
scorre dal recipiente A
al recipiente B
Tensione
Il dislivello elettrico che si forma tra i due poli
è chiamato tensione, e si misura
in volt (V) .
Polo positivo e polo negativo
Il polo positivo è l’estremo del conduttore,
verso il quale gli elettroni si avvicinano.
Il polo negativo invece, è l’estremo del
conduttore dal quale gli elettroni si
allontanano.
Esempio di come gli elettroni
si muovono verso il polo positivo
allontanandosi dal polo negativo
Volt
Unità di misura della tensione ed è misurata da un
apparecchio chiamato voltimetro.
Che prende il nome dallo scienziato Alessandro
Volta.
L’immagine dimostra come
gli elettroni si avvicinano
al polo con più positività
Intensità di corrente
È la quantità di carica che in un certo intervallo di tempo attraversa la
sezione di un conduttore.
Quantità di carica
Intensità di corrente = ________________
tempo
Essa viene misurata con l’amperometro
e viene espressa in ampere (A), dal nome del fisico francese
André-Marie Ampère.
L’unità di misura della quantità di carica è il Coulomb (C), che
rappresenta la carica elettrica che in un secondo attraversa
un conduttore, la cui intensità di corrente è 1 A.
In 1 C è stato calcolato esserci 1018 elettroni!
Resistenza elettrica e
le leggi di Ohm
La resistenza che un corpo oppone al
passaggio della corrente elettrica prende il
nome di resistenza elettrica .
Ohm riuscì a dimostrare sperimentalmente
l’esistenza di una relazione tra l’intensità, la
differenza di potenziale e la resistenza di un
conduttore. Riuscì così a formulare due
leggi che prendono il suo nome : la prima e
la seconda legge di Ohm.
La resistenza elettrica
La resistenza è una grandezza fisica e la sua
unità di misura è l’Ohm (Ω), dal nome dello
scienziato tedesco Georg Simon Ohm.
Ogni elettrone viene rallentato
dai protoni che incontra nel conduttore
La prima legge di Ohm
La prima legge di Ohm dice che, in un filo
conduttore, l’intensità di corrente (I) che lo
attraversa è direttamente proporzionale alla
differenza di potenziale (V) e inversamente
proporzionale alla resistenza del conduttore (R).
Differenza di potenziale
Intensità di corrente= _____________________
Resistenza
Esempio data una differenza di potenziale
di 180 V, qual è la resistenza se l’intensità di corrente
e pari a 60 A?
Differenza di potenziale
180 V
R = _____________________ = ________ = 30 Ω
Intensità di corrente
60 A
La seconda legge di Ohm (no esame)
La seconda legge di Ohm dice che la
resistenza di un conduttore dipende dal
materiale con cui esso è costituito, ed è
direttamente proporzionale alla sua
lunghezza e inversamente proporzionale
alla sua sezione.
Lunghezza
Resistenza = Costante _____________
Sezione
I circuiti elettrici
Per mantenere attivo il flusso di cariche
all’interno di un conduttore, è necessario
che i due estremi di un conduttore siano
collegati tra loro in un circuito elettrico
mediante un generatore di corrente elettrica.
Esso perché funzioni, è necessario che sia
chiuso, cioè non deve essere interrotto.
Come è formato un circuito elettrico
Un circuito elettrico è formato da un conduttore, un generatore, un
utilizzatore e un interruttore; disposti in sequenza.
Esempi di:
Circuito acceso (in alto)
Circuito spento(in basso)
Tipi di circuiti
Esistono vari tipi di circuiti ma quelli più
Circuiti in serie
importanti sono i
e
Circuiti in parallelo
.
Circuiti in serie
Nei circuiti in serie gli utilizzatori sono collegati
tra loro e disposti uno di seguito all’altro;
per questo motivo il funzionamento di uno,
dipende dal funzionamento degli altri.
Esempio di
circuito in serie.
Ogni lampadina
dipende da quella che
la precede
Circuiti in parallelo
Nei circuiti in parallelo gli utilizzatori sono
collegati al generatore indipendentemente
l’uno dall’altro. Il mancato funzionamento di
uno non dipende dal mal funzionamento
degli altri.
Esempio di circuito in parallelo.
Ogni lampadina non dipende
dal funzionamento di un altra
LAVORO di una CORRENTE ELETTRICA.
Siano L il lavoro elettrico (lavoro del campo elettrico, fornito dalla batteria),
V la tensione ai capi della resistenza R,
I l’intensità di corrente,
t la durata temporale considerata del flusso di corrente (intervallo di tempo),
q la carica trasportata durante il tempo t.
Come nel paragone idraulico avviene per l'acqua, la caduta di una massa pesante
da una certa altezza produce energia e lavoro; anche lo scorrere di una carica
elettrica da un potenziale più alto a uno più basso produce energia.
L'unità di misura dell'energia o lavoro elettrico è il joule (J).
Il Joule è quell'energia sviluppata dalla corrente di 1 ampere sotto la tensione di 1
Volt in un secondo.
L'energia, o lavoro elettrico L di una scarica elettrica o corrente, dipende dalla
quantità di carica Q e dal potenziale (V) di cui essa é caduta:
L=QV
Ricordando che Q = I t si determina la relazione: L = V I t la quale esprime il fatto
che un determinato lavoro è stato compiuto in un determinato intervallo di tempo.
dove le ultime due eguaglianze sono ottenute applicando la legge di Ohm.
La quantità di lavoro eseguita nell’unità di tempo è la
potenza P = L / t;
quindi se era L = I t V, dividendo per t si ottiene:
Unità di misura del Lavoro L è il Joule: J
Della Potenza P è il Watt: W
Trasformazioni di unità lavoro-energia e potenza
2,9
172 V
2,9
Fine