Corrente elettrica: differenze tra le versioni

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== Descrizione ==
 
Con la ''corrente elettrica'' si ha a che fare solitamente con cariche negative, gli [[elettrone|elettroni]], che "''scorrono''" in [[conduttore elettrico|conduttori]]
Con la ''corrente elettrica'' si ha a che fare solitamente con cariche negative, gli [[elettrone|elettroni]], che "''scorrono''" in [[conduttore elettrico|conduttori]] solidi, solitamente [[metallo|metallici]]. Ma in altri casi si verifica uno spostamento di carica positiva, come ad esempio [[ione|ioni]] positivi di [[elettrolita|soluzioni elettrolitiche]]. Dal momento che la direzione delle cariche dipende dal fatto che esse siano positive o negative, si definisce in modo ''convenzionale'' il verso della corrente'','' come la direzione del flusso di carica positiva. Tale convenzione si deve a [[Benjamin Franklin]]. Nelle applicazioni pratiche, comunque, il verso della corrente è importante per il corretto funzionamento dei [[Circuito elettronico|circuiti elettronici]], mentre ha una importanza minore nei [[circuito elettrico|circuiti elettrici]].
 
SiaIl <math>n</math>moto ladelle [[densitàcariche diche numero]]costituisce deila portatoricorrente diè caricarealizzato ingenerando un punto,[[campo ognunoelettrico]] dinel essiconduttore, di carica <math>q</math>. I portatorila dicui caricaintensità siè muovonodovono ad una velocità istantanea (mediata su tutti i portatori presenti in quel punto a quell'istante) <math>\mathbf u</math>, detta [[velocità di deriva]], che è parallela o antiparallela alla direzione del campo elettrico e di diversi ordini di grandezza inferiore alla velocità di agitazione termica delle singole particelle.<ref>{{Cita|Mencuccini, Silvestrini|Pag. 172|mencuccini}}</ref>. La [[densità di carica elettrica]] in quel punto è:
L'[[intensità di corrente]] elettrica, indicata usualmente col simbolo <math>I</math> (una [[I]] maiuscola), è assunta come [[Sistema internazionale di unità di misura#Unità fondamentali|grandezza fondamentale]] nel [[Sistema internazionale di unità di misura|sistema internazionale (SI)]].<ref>{{en}} [http://goldbook.iupac.org/E01927.html IUPAC Gold Book, "electric current"]</ref> La sua [[unità di misura]] è l'[[ampere]] (''A''),<ref>{{en}} [http://goldbook.iupac.org/A00300.html IUPAC Gold Book, "ampere"]</ref> e da essa si ricava l'unità di misura della [[carica elettrica]], il [[coulomb]], che corrisponde alla quantità di carica trasportata da una corrente con intensità pari ad 1 ampere nell'unità di tempo di 1 secondo (1 C = 1 A×s).<ref>{{en}} [http://goldbook.iupac.org/C01365.html IUPAC Gold Book, "coulomb"]</ref>
 
L'intensità della corrente elettrica viene generalmente misurata con l'[[amperometro]], ma per fare questo concorrono due metodi differenti: un metodo richiede l'interruzione del circuito, che talvolta può essere un inconveniente, mentre l'altro metodo è molto meno invasivo ed utilizza il rilevamento del [[campo magnetico]] generato dal flusso della corrente, ma in questo caso è nesessaria un certa quantità di campo, che non sempre è presente in alcuni circuiti a bassa potenza. Gli strumenti usati per quest'ultimo metodo comprendono i sensori a [[effetto Hall|effetto di Hall]] o morsetti e [[Bobina di Rogowski|spire di Rogowski]].
 
La corrente elettrica costituisce una [[grandezza fisica]] di fondamentale importanza nella tecnologia legata alla [[teoria dei circuiti]], all'[[elettrotecnica]] ed all'[[elettronica]], avendo un grande numero di applicazioni come ad esempio il trasporto di [[energia elettrica]] oppure di [[informazione|informazioni]] tramite [[Segnale elettrico|segnali]] (ad esempio nelle [[comunicazioni elettriche|comunicazioni]]).
 
In base ai vari dispositivi, la corrente elettrica per l'[[alimentazione elettrica|alimentazione]] (trasformazioni di energia) viene prodotta almeno in due possibili modalità:
 
1 - [[corrente continua]] (CC), che presenta tensione e intensità sempre costante nel tempo ed ha un unico verso di percorrenza con una specifica polarità +/- assegnata (ad esempio, le batterie o le pile).
 
2 - [[corrente alternata]] (CA), che presenta tensione e intensità periodicamente variabile nel tempo ed ha due versi di percorrenza alternati, ovvero cambia verso di percorrenza in base ad una [[frequenza]] prestabilita (ad esempio la fornitura elettrica energetica civile da 230V a 50Hz).
 
=== Definizione operativa ===
Si consideri un conduttore di sezione <math>S</math> attraverso il quale vi sia un moto ordinato di cariche. Si definisce corrente elettrica la quantità di carica elettrica <math>\Delta Q</math> che nell'intervallo di tempo <math>\Delta t</math> attraversa la superficie <math>S</math>:<ref name=def/>
 
:<math>I = \lim_{\Delta t \to 0} \frac {\Delta Q}{\Delta t} = \frac {dQ}{dt}</math>
 
La corrente elettrica, pur avendo un verso di percorrenza, è una quantità scalare perché non possiede una direzione.
 
Il moto delle cariche che costituisce la corrente è realizzato generando un [[campo elettrico]] nel conduttore, la cui intensità è direttamente proporzionale alla forza subita dalle cariche. L'esistenza di un campo elettrico nel conduttore implica la presenza di un [[potenziale elettrico]]: considerati due punti del conduttore percorso da corrente, la differenza <math>\Delta V</math> tra i rispettivi potenziali è detta [[forza elettromotrice]]. Se nel conduttore vi sono cariche elettriche, la forza elettromotrice è direttamente proporzionale alla differenza tra l'energia potenziale delle cariche nei due punti. Il moto ordinato di carica è quindi dovuto al fatto che le cariche minimizzano la loro energia potenziale spostandosi dal punto a potenziale maggiore al punto a potenziale minore. Il campo elettrico nel conduttore compie pertanto un lavoro sulle cariche, realizzando un trasferimento di potenza dal campo alle cariche in moto.<ref name=pot>{{Cita|Mencuccini, Silvestrini|Pag. 170|mencuccini}}</ref> Tale lavoro è dato da:
 
:<math>dL = dq \Delta V = I \Delta V dt \ </math>
 
La potenza sviluppata dal campo elettrico è quindi:<ref>{{Cita|Mencuccini, Silvestrini|Pag. 171|mencuccini}}</ref>
 
:<math>P = \frac {dL}{dt} = I \Delta V</math>
 
[[File:Amperímetro.png|thumb|upright=1.4|Schema di un [[circuito elettrico]] in cui è inserito un amperometro (A) per la misurazione della corrente che circola in un ramo del circuito.]]
 
=== Definizione analitica ===
{{vedi anche|Densità di corrente elettrica}}
Sia <math>n</math> la [[densità di numero]] dei portatori di carica in un punto, ognuno di essi di carica <math>q</math>. I portatori di carica si muovono ad una velocità istantanea (mediata su tutti i portatori presenti in quel punto a quell'istante) <math>\mathbf u</math>, detta [[velocità di deriva]], che è parallela o antiparallela alla direzione del campo elettrico e di diversi ordini di grandezza inferiore alla velocità di agitazione termica delle singole particelle.<ref>{{Cita|Mencuccini, Silvestrini|Pag. 172|mencuccini}}</ref>. La [[densità di carica elettrica]] in quel punto è:
 
:<math>\rho_e (\mathbf x , t) = q n (\mathbf x , t) </math>
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== Velocità di deriva ==
{{vedi anche|Velocità di deriva}}
In un [[conduttore elettrico|conduttore]] percorso da corrente continua il campo elettrico si propaga ad una velocità prossima a quella della luce, che corrisponde alla velocità con la quale viene trasportata l'informazione associata alla variazione di corrente elettrica nel tempo.<ref name="pot">{{Cita|Mencuccini, Silvestrini|Pag. 170|mencuccini}}</ref> La velocità del moto ordinato delle cariche che costituiscono la corrente, invece, risulta molto più bassa. Tale velocità è detta velocità di deriva.
Questo non significa che la velocità reale delle singole cariche sia la stessa della velocità osservabile del moto globale detto di deriva: si considera che il moto globale anche una velocità quadratica media osservabile detta di agitazione termica (senza direzione dato che si tratta di uno scalare) quindi proporzionale alla [[temperatura]] e legata alla [[distribuzione di Maxwell-Boltzmann]] dalla relazione: