lunedì 6 luglio 2009

Principi fisici dell’elettricità, definizione di carica e corrente elettrica.

I primi studi dei fenomeni risalgono probabilmente al filosofo greco Talete, che studiò le proprietà elettriche dell'ambra, la resina fossile che se viene sfregata attrae altri pezzetti di materia: il suo nome greco era electron (ἤλεκτρον), e da questo termine deriva la parola «elettricità».

La carica elettrica: si dimostra sperimentalmente che se strofiniamo una bacchetta di plastica su di un panno essa è in grado di attrarre dei pezzettini di carta. Questo fatto noi lo giustifichiamo dicendo che la bacchetta di plastica si è caricata di elettricità negativa, cioè ha acquistato una carica elettrica negativa durante lo strofinio con il panno. Quando noi avviciniamo la bacchetta alla carta, si verifica che la carta si carica di elettricità positiva e viene attirata dalla bacchetta di plastica. Quindi l'esperienza ci dice che esistono delle cariche elettriche. La carica elettrica può essere di segno positivo, che indichiamo con + o di segno negativo che indichiamo con il - . La carica elettrica si misura in Coulomb, che si abbrevia con la lettera C. Un elettrone possiede una carica elettrica negativa di 1,6 . 10-19 C
La corrente elettrica è un qualsiasi flusso ordinato di carica elettrica, tipicamente attraverso un filo metallico o qualche altro materiale conduttore per un tempo prolungato. La corrente convenzionale venne definita inizialmente, nella storia dell'elettricità, come il flusso di carica positiva, anche se sappiamo, nel caso della conduzione metallica, che la corrente è causata dal flusso di elettroni con carica negativa nella direzione opposta. Nonostante ciò, l'originale definizione di corrente convenzionale resta valida. Il simbolo normalmente usato per la quantità di corrente (la quantità di carica che scorre nell'unità di tempo) è I, e l'unità di misura nel SI per l'intensità di corrente elettrica è l'ampere A vale a dire in coulomb/secondo
la legge di Coulomb è data da F(forza di attrazione o repulsione) esercitata fra i due corpi puntiformi sui quali risiedono rispettivamente le cariche q1 e q2 è direttamente proporzionale al valore delle cariche, inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza d e dipende dal mezzo che li separa tramite la costante di proporzionalità diretta k
F=k q1 q2/d^2

una buona analogia per comprendere i fenomeni elettrici è data dall’idraulica: la portata di un fiume, ad esempio, è definita come la quantità d’acqua che fluisce nell’unità di tempo;       in elettrotecnica l’intensità della corrente elettrica è il rapporto fra la quantità di elettricità che fluisce attraverso la sezione di un conduttore e l’unità di tempo. La quantità di  elettroni viene misurata in Coulomb [C] : 1 Coulomb=6,25 .10^18 elettroni, in un secondo equivale a 1 ampere supportata dalla seguente relazione: Q=I.t che significa che la quantità di elettricità Q è il prodotto della corrente I per il tempo t in cui essa fluisce.
Nei conduttori metallici, come i cavi elettrici, la corrente è causata da un flusso di elettroni (particelle a carica negativa), ma non è così nella maggior parte dei conduttori non metallici. La corrente elettrica negli elettroliti è data dal flusso di atomi e/o molecole elettricamente cariche (ioni), che possono essere sia negativi che positivi. Ad esempio, una cella elettrochimica può essere costruita con acqua salata (una soluzione di cloruro di sodio) su un lato della membrana, ed acqua pura dall'altra parte. La membrana fa passare gli ioni di sodio con carica positiva, ma non quelli di cloro con carica negativa, il risultato netto è una corrente. Le correnti elettriche nel plasma, sono flussi di elettroni, così come di ioni positivi e negativi. Nell'acqua ghiacciata e in alcuni solidi elettrolitici, la corrente è costituita da un flusso di protoni.
Strumenti di misura
  • Amperometro
  • Galvanometro
  • Multimetro

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