La corrente elettrica

Igor Tarantino
Maria Teresa Muscari
Tomajoli
Nando Rotello
Guglielmo Hassler
Solo dopo l'invenzione della pila di
Volta (1799), a partire dall'inizio
dell'Ottocento, gli scienziati hanno
iniziato a studiare e a indagare le
correnti elettriche, costruendo una
vera e propria formalizzazione di questi
fenomeni.
Corrente elettrica

Chiamasi «corrente elettrica» il moto ordinato di cariche elettriche.
Intensità di corrente

Per poter indicare quanto è grande la corrente elettrica si utilizza la
formula seguente: i=ΔQ/Δt. O anche spiegata come:
Si chiama intensità di corrente elettrica il rapporto tra la quantità di
carica che attraversa una sezione del conduttore e l’ intervallo di
tempo che impiega nell’attraversarlo.
La formula viene misurata in Coulomb/secondi (C/s), successivamente
modificato in Ampère (un omaggio al fisico André Marie Ampère).
i=ΔQ/Δt
Verso della corrente elettrica
Il verso della correte elettrica convenzionale è quello in cui si muovono
le cariche positive, da punti a potenziale elettrico più alto a punti a
potenziale elettrico più basso.
Nei metalli, invece, il verso è opposto a quello in cui si muovono gli
elettroni.
Corrente continua
Chiamasi «corrente continua» un tipo di corrente che non cambia
nel tempo. Si chiama «Generatore ideale di tensione continua» un
dispositivo che ha la capacità di mantenere ai suoi estremi una
differenza di potenziale costante per un tempo indeterminato e
qualunque sia la corrente da cui è attraversato
1- Circuito elettrico
Un circuito elettrico è costituito in
generale da un insieme di conduttori,
collegati tra loro e collegati ai poli di
un generatore di tensione. Il più
semplice circuito elettrico può essere
costruito collegando ai poli di una
pila un filo metallico. All'interno del filo
metallico passa la corrente elettrica
( nel verso convenzionale che va dal
polo positivo al polo negativo). Se
tagliamo il filo metallico in un punto e
alle due estremità del filo
colleghiamo una lampadina, la
corrente che circola nel filo verrà
spesa per accendere la lampadina.
La pila fornisce alle cariche l'energia
sufficiente per muoversi, ovvero a
produrre una corrente elettrica, che,
muovendosi lungo il filo metallico,
giunge alla lampadina dove si ha la
trasformazione dell'energia da
elettrica a luce e calore
2- Circuito elettrico

Il circuito elettrico può essere chiuso o aperto. Si dice chiuso se la
catena dei conduttori non è interrotta e aperto se in esso non c’ è
corrente.
Chiuso: La catena dei conduttori non è interrotta
Aperto: la catena dei conduttori è interrotta
Collegamenti in serie ed in
parallelo
In serie: più conduttori sono collegati in serie se sono posti in
successione tra loro. In essi passa la stessa corrente elettrica.
Un esempio possono essere le lampadine dell’albero di Natale:
Quando una lampadina brucia il circuito si apre, il collegamento si
interrompe e quindi tutte le altre si spengono
In parallelo: più conduttori sono collegati in parallelo se hanno le prime
estremità connesse tra loro o anche i secondi estremi connessi tra
loro. Essi sono sottoposti alla stessa differenza di potenziale. La
connessione in parallelo consente ai singoli utilizzatori di funzionare
in modo indipendente. Per esempio, si puo’ tenere spenta la
lavatrice mentre il televisore è acceso. Questo non accadrebbe se
la connessione fosse in serie.
serie
parallelo
Prima legge di Ohm

NEI CONDUTTORI OHMICI L’INTENSITA’ DI CORRENTE E’ DIRETTAMENTE
PROPORZIONALE ALLA DIFFERENZA DI POTENZIALE APPLICATA AI LORO
CAPI.
i=ΔV/R
(L’ intensità di corrente elettrica è direttamente proporzionale alla differenza di
potenziale ed inversamente proporzionale alla resistenza elettrica.)
I resistori
Si chiama resistore un componente elettrico che segue la prima legge di Ohm.
Per esempio, un filo di rame o di alluminio è un resistore.
Su alcuni di essi è presente una sequenza di anelli colorati che, attraverso un codice,
permettono di leggere qual è il valore della loro resistenza.
In serie
In parallelo
I resistori in serie

Si chiama resistenza equivalente della rete di resistori quella di un
singolo resistore che, sottoposto alla stessa differenza di potenziale
ΔV a cui è soggetta l’intera rete, assorbe dal generatore la stessa
corrente elettrica
Se indichiamo con ieq tale corrente, la resistenza equivalente Req è
data dalla formula Req = ΔV/ieq

La formula per definire la resistenza di più resistori posti in serie è la
R=R1+R2+R3+…
DIMOSTRAZIONE
seguente:
Per la prima legge di Ohm, ΔV1=R1i e ΔV2=R2i.
Sostituendo queste espressioni alla formula della differenza di
potenziale (ΔV=ΔV1+ΔV2) otteniamo la seguente formula:
ΔV = R1i+R2i = (R1 + R2)i
Infine, sostituiamo questa formula appena ottenuta nella formula della
resistenza equivalente (Req = ΔV/ieq) e la formula dell’intensità della
corrente (ieq = i) per ottenere la formula finale
Req = Δ/ieq = (R1 + R2)i/i = R1 + R2
I resistori in parallelo

L’intensità equivalente dei resistori in parallelo si calcola nel
seguente modo: ieq(parallelo) = i1+i2

Se si hanno più resistori collegati in parallelo, l’inverso della loro
resistenza equivalente Req è uguale alla somma degli inversi delle
resistenze dei singoli resistori: 1/Req = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + …
Dimostriamo la formula nel caso di due resistori. Essendo in parallelo,
essi sono sottoposti alla stessa differenza di potenziale ΔV
mantenuta dal generatore, dunque si ha
i1 = ΔV/R1 i2 = ΔV/R2
Sostituendo la precedente formula con la formula ieq(parallelo) =
i1+i2 ottiene 1/Req = ieq/ΔV in modo da ottenere:
1/Req = ieq/ΔV = 1/ΔV(ΔV/R1 + ΔV/R2) = 1/ΔV(1/R1 + 1/R2)ΔV = 1/R1 +
1/R2
Prima legge di Kirchhoff

La prima legge di Kirchhoff o legge dei nodi stabilisce che la
somma delle intensità di corrente entranti in un nodo è uguale alla
somma di quelle uscenti. Un nodo è un punto in cui convergono tre
o più conduttori.
Seconda legge di Kirchhoff

La seconda legge di Kirchhoff o legge delle maglie, afferma che la
somma algbrica delle differenze di potenziale che si incontrano
percorrendo una maglia è uguale a zero.
Potenza dissipata
Si chiama potenza dissipata dal resistore la rapidità con cui l’energia
elettrica è trasformata in energia interna del resistore
P=Ri
R= resistenza
I= intensità di corrente
2
Kilowattora
Un kilowattora è l’energia assorbita in un’ora da un dispositivo che
dissipa la potenza di 1000W:
6
1KWh = 1000W x 3600s = 3.6 x10 J
La forza elettromotrice
La forza elettromotrice fem di un generatore è il rapporto tra il lavoro W
che esso compie per spostare una carica q al suo interno e la
carica q stessa
fem = W/q
W = lavoro
q = carica elettrica
Seconda legge di Ohm
La seconda legge di Ohm afferma che la resistenza di un filo
conduttore è direttamente proporzionale alla sua lunghezza
inversamente proporzionale alla sua area trasversale. Tutto ciò dipende
però dal materiale del filo conduttore poiché in ogni materiale la
corrente passa in modo diverso.
R = pl/A
R = resistenza elettrica
p = costante di proporzionalità (chiamata “resistività”), dipende dal
particolare materiale con cui è fatto il filo e dalla sua temperatura
L = lunghezza
A = area trasversale
Il Touch screen capacitivo
Il principio di funzionamento è il seguente: ai quattro angoli della
lamina di ossido conduttivo viene applicata una tensione opportuna,
così da generare un campo elettrico uniforme sulla superficie stessa. La
tecnologia capacitiva consente di rilevare la posizione in cui è stato
toccato uno schermo tattile monitorando i valori di capacità elettrica
(o capacitanza) che si registrano al variare della distanza relativa fra
due parti conduttive. L’avvicinamento del dito allo schermo, infatti,
altera il valore del campo elettrico: il dito dell’utilizzatore costituisce
l’armatura di un condensatore, connessa a terra, lo strato conduttivo
l’altra armatura, mentre lo strato di vetro funziona da dielettrico.
Questa configurazione consente il passaggio di una piccola quantità di
corrente, il cui effetto si manifesta nei circuiti agli angoli del substrato
sottoforma di oscillazioni dei valori di frequenza ed è percepito
dall’elettronica di controllo.
Touch screen resistivo
I dispositivi touch screen più noti e maggiormente diffusi, a causa della
loro versatilità, sono quelli a funzionamento resistivo. Questo tipo di
tecnologia racchiude numerose varianti realizzative le quali
presentano, comunque, un certo numero di caratteristiche comuni.
L’architettura, per esempio, si può identificare per tutte le tipologie
come segue: lo schermo è composto da due pannelli, rivestiti, sullo lato
comune di affaccio, da una sottile patina conduttrice. I due
rivestimenti conduttivi, separati da una sottile intercapedine di aria e
da apposite sferette (dette punti separatori), in configurazione di riposo
non vengono a contatto fra loro, garantendo un isolamento elettrico
fra gli stessi. Durante il funzionamento viene applicata, in maniera
opportuna, una differenza di potenziale fra i due strati e, poiché la
superficie rivolta verso l’utente dello strato più esterno è flessibile, il
tocco dell’utilizzatore fa sì che i due pannelli vengano a contatto in un
punto. Ciò si traduce nella chiusura di un circuito elettrico i cui dati
caratteristici permettono di effettuare la misurazione.
Dunque…E’ meglio il touchscreen capacitivo o quello resistivo? In
ognuno dei casi sono presenti sa vantaggi che svantaggi, per cui la
scelta della migliore tecnologia varia a seconda dell’ utilizzo che
l’utente farà del dispositivo.
Il touchscreen resistivo permette l’ utilizzo di un pennino che consente
di ottenere una maggiore precisione e rende possibile la scrittura a
mano libera. Funziona praticamente in qualsiasi condizione
ambientale, è più economico, consente di evitare il formarsi di
impronte digitali ed è più resistente agli urti. Questa tecnologia è
utilizzata su dispositivi di fascia medio-bassa.
Il touchscreen capacitivo, invece, è più costoso e meno preciso, ma
permette un utilizzo più gradevole grazie allo sfioramento, e si presta
meglio alle interfacce multitouch. Inoltre il display, grazie alla
presenza del vetro,è più nitido e luminoso. Questa tecnologia è
attualmente quella più richiesta dal pubblico ed è utilizzata su
dispositivi di fascia alta.
L’intensità di corrente viene
misurata con uno strumento
chiamato «amperometro»
Analogico
Digitale
Amperometro

L’amperometro è uno strumento che viene
usato per misurare l’intensità della corrente
elettrica. Il suo nome deriva dall’unità di
misura utilizzata per misurare la corrente e
dal nome del fisico Andrè-Marie-Ampère.
Come altri strumenti della sua categoria
(come ad esempio il voltometro,
wattmetro, frequenziometro) ha 3 categorie
importanti:

Classe di precisione

Portata

Risoluzione.
Amperometro - 2
Un altro parametro importante su cui tener conto è quello della
tensione di isolamento.
Di un amperometro è importante sapere il tipo di CORRENTE misurata:
Corrente continua oppure alternata ed in quest’ultimo caso se è
solamente sinusoidale oppure anche a forma di onda diversa.
Gli amperometri magneto-elettrici misurano la corrente per mezzo di
un’indiretta misurazione del campo magnetico che viene generato
da essa. Il primo prototipo di amperometro è stato proprio
magneto-elettrico ed è stato il galvanometro di Deprez-d’Arsonva
L’amperometro ideale è un bipolo la cui resistenza è nulla ed a causa
di ciò, la sua inserzione in serie a qualsiasi ramo del circuito non
altera in alcun modo il funzionamento del circuito stesso.
Voltmetro
Il voltmetro viene utilizzato per misurare la differenza di potenziale
elettrico che esiste tra due punti di un circuito. L’unità di misura è il
“Volt” con il simbolo V. L’unità di misura è chiamata così in onore
del fisico italiano Alessandro Volta. Anche questo strumento ha
come categorie importanti:

Classe di precisione

Portata

Risoluzione
Voltmetro - 2
Di un voltmetro è importante sapere il tipo di TENSIONE misurata:
tensione continua oppure alternata ed in quest’ultimo caso se è
solamente sinusoidale oppure anche a forma di onda diversa.
Non bisogna confondere il voltmetro (che misura la tensione elettrica)
con l’amperometro (che misura la carica elettrica).
Nella realtà non esiste un voltmetro ideale, ma nella teoria ha
un’importante ruolo nella simulazione dei circuiti.
FINE!
…speriamo di non avervi elettrizzati
troppo…