La corrente elettrica

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).

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)

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 · 10 J