Lezioni di Elettrotecnica 1. Legge di Kirchhoff

Iniziamo con questa una guida per quanto concerne l’elettrostatica. Il termine stesso elettricità deriva dalla parola greca electron o ambra. Ossia dal materiale che per la prima volta evidenziò queste caratteristiche. La caratteristica che differenzia la forza elettrostatica dalle altre è che si tratta di una forza attrattiva o repulsiva.

La componente fisica alla base di questo fenomeno prende il nome di carica elettrica e può essere di tipo positivo e onegativo. Se hanno lo stesso segno le due cariche si respingono se hanno segno diverso le due cariche si attraggono.

La Forza che una carica esercita sull’altra è data dalla legge di Coulomb che dice

Dove in una sostanza diversa dal vuoto si trasforma in

Conduttori e Isolanti

Un corpo si dice

• elettricamente neutro quando contiene in ugual misura caiche positive e negative
• Conduttore Elettrico quando le cariche che si muovono al suo interno lo possono fare senza incontrare una particolare resistenza. Più si verifica questo fenomeno più un corpo viene detto buon conduttore.
• Isolante Elettrico. al contrario del buon conduttori sono tutti quei materiali al cui interno la carica elettrica non riesce a muoversi liberamente ma rimane confinata.
• Il campo elettrico o elettrostatico è dato dalla relazione

E = F/q

Dove ovviamente E è il campo elettico e F la forza di Coloumb.

Graficamente un campo elettico viene visualizzato dalle linee di forza del campo stesso.

Potenziale elettrico

In fisica rappresenta la grandezza V che rappresenta il lavoro necessario per spostare una carica da un punto a ad un punto B. Riprendendo le formule della meccanica classica abbiamo

L(A-B) = q(Vb- Va)

e quindi l’energia potenziale diventa

U = qV

Condensatorie

Un condensatore si realizza ponendo due materiali conduttori vicini e caricandoli con cariche opposte ma di uguale quantità. Secondo la formula

C= Q/V

Si dimostra che il lavoro svolto per caricare un condensatore è pari a

L = 1/2 QV = 1/2CV2 = 1/2 Q2/C

Si definisce differenza di potenziale come il campo elettrico che si viene a creare quando ad un conduttore si applica una differenza energia potenziale. Tale differenza causa lo spostamento degli elettroni di conduzione nel reticolo cristallino del conduttore. Tale sposamento viene chiamato corrente. La grandezza fisica che tiene conto di questo valore prende il nome di

Intensità di Corrente

i =q/t

Ossia il valore della carica nel tempo.

Legge di Ohm

Quando la corrente elettrica passa da un buon conduttore ad un altro meno conduttivo per poi ritornare al conduttore originale si assiste al fenomeno di una differenza di potenziale.

FIGURA

questa difficoltà della corrente all’avanzamento nel materiale meno conduttivo prende il nome di Resistenza

R = V/I

Dove la Resistenza dipende dalla lunghezza del conduttore , dall’area traversa attraversata dalla corrente S , e dalla resistività del materiale ro

In formula otteniamo

La conducibilità è l’inverso della resistività.

I super conduttori sono quei materiali che per temperature basse hanno una resistività prossima allo zero. Vedi l’oro.

Effetto Joule

Il movimento degli elettroni in un conduttore e il relativo “urto” con gli elettroni che si trovano in uno stato di quiete provoca il riscaldamento del materiale. Fenomeno che va sotto il nome di legge di Joule

che esprime la potenza dissipata in caore dalla corrente elettrica nell’attraversare una diffenza di potenziale.

La forza elettromotrice indotta

Si definisce una fem come

fem = L/q

Questa forza viene generalmente generata da una reazione chimica come una pila o da un motore elettrico etc. etc. Una fem tipicamente è costitutita da una batteria che produce una differenza di potenziale e un resistore (resistenza non molto resistiva). Generalmente la fem viene chiamata più semplicemente generatore di corrente.

Legge di Kirchhoff

Questi leggi si applicano a un sistema composto da più’ conduttori con uno o più generatori e restitori .

Secondo questa leggi nelle maglie sono presenti i nodi dove si incontrano i rami dove stanno resistenze, condensatori generatori. Qunado le magli formano schemi circuitali chiusi si dice che siamo in presentza di una maglia.

Legge dei nodi o delle correnti

La somma algebrica delle intensità di corrente nei rami che hanno capo allo stesso nodo è nulla.

Legge delle maglie o delle tensioni

La somma algebrica delle tensioni lungo una maglia col segno appropriato in funzione del verso di percorrenza della maglia è zero. Ossia il lavoro compiuto su una carica lungo un percorso chiuso è zero.

Resitenze Serie

Reisstenze parallello