IL movimentodelcarichielettrico è il fenomeno alla base del funzionamento dei dispositivi elettronici. Quando un carica elettrica, di carico positivo o negativo, si muove per l'influenza di un campo elettrico esterno, diciamo che si forma una corrente elettrica.
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Cos'è la corrente elettrica?
IL corrente elettrica è una delle grandezze fondamentali della fisica, e la sua unità, secondo il Sistema Internazionale, è la Ampere (IL). una corrente elettrica di 1 Ampere implica che per 1 secondo, passato 1 Coulomb di cariche elettriche attraverso una sezione trasversale fatta da qualche parte nello spazio. Guarda la figura qui sotto:
Sezione trasversale di un filo conduttore attraversato da più elettroni.
Finché c'è un numero qualsiasi di cariche elettriche che attraversano la sezione trasversale mostrata sopra, ci sarà corrente elettrica nel materiale.
La definizione di corrente elettrica è abbastanza semplice. Orologio:
la corrente elettrica è il flusso caotico di particelle portatrici di carica attraverso la sezione trasversale di una data posizione nello spazio e applicando un campo elettrico. |
La corrente elettrica può essere calcolata come il rapporto del modulo di carico che attraversa quella sezione ogni secondo:
io - corrente elettrica
Q – quantità di carica elettrica
t - Intervallo di tempo
Qual è la differenza tra carica elettrica e corrente elettrica?
Catenaelettrico è il movimento di cariche elettriche in qualche direzione preferenziale del conduttore. La carica elettrica, a sua volta, è una proprietà intrinseca della materia. La maggior parte delle particelle esistenti, come protoni e il elettroni, ha una carica elettrica e, quindi, può essere attratto o respinto da altre cariche elettriche.
La quantità di cariche elettriche presenti in un corpo può essere calcolata utilizzando la seguente formula:
Q – modulo di carico elettrico
no – numero di vettori cargo
e – carico fondamentale (1.6.10-19 )
protoni e elettroni sono i portatori di carica più comuni, nonostante siano particelle di massa diversa e cariche elettriche di segno opposto. La quantità di carica presente in queste particelle è uguale e si chiama caricarefondamentale, il cui modulo è di circa 1.6.10-19 .
Movimento di particelle elettriche all'interno dei fili
Quando colleghiamo due punti di a filoconduttore a uno differenza di potenziale, collegandolo ad una batteria (generatore) o ad una presa, ad esempio, al suo interno si forma un campo elettrico dei fili, responsabile dell'emergere di una forza elettrica che trascina gli elettroni verso il terminale positivo o negativo.
oh campoelettrico si forma nel conduttore alla velocità della luce, cioè l'“ordine” di movimento degli elettroni è praticamente immediato, per cui tutte queste particelle sentono l'azione della forza elettrica che le trascina. Tuttavia, il movimento di queste spese è abbastanzalento, a causa delle varie interazioni reciproche tra gli elettroni e anche delle frequenti collisioni tra i elettroni e gli atomi che formano il reticolo cristallino dei metalli, che provoca una grande perdita di velocità. Questa velocità alla quale gli elettroni sono condotti in un materiale, cioè la velocità di catenaelettrico, è chiamato velocitàneltrascinare, e il suo modulo è dell'ordine dei centimetri al minuto.
Schema che mostra la corrente elettrica all'interno di un filo conduttore
Effetto Joule
Quando gli elettroni si scontrano con gli atomi del materiale in cui si muovono, trasferiscono parte della loro energia cinetica, favorendo la vibrazione della rete cristallina di questo mezzo. Questa vibrazione provoca un aumento della temperatura del materiale, configurando il cosiddetto Effetto Joule.
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L'effetto Joule è alla base del funzionamento della lampada ad incandescenza: il trasferimento di energia dagli elettroni agli atomi provoca un grande riscaldamento del filo.
Cariche elettriche su conduttori, isolanti e semiconduttori
→ Conduttori
Tutti i materiali conduttivi, come la maggior parte dei metalli, hanno un gran numero di vettorinelcaricaregratuito, cioè, legato in modo lasco ai nuclei atomici del materiale. Questi portatori di carica sono elettroni, particelle molto leggere e carica elettricanegativo.
A temperatura ambiente (25°C), ad esempio, elettronigratuitoA partire dalconduttori non stanno fermi, ma nemmeno vengono condotti tra un punto e l'altro del materiale. In questo caso, il agitazionetermico del materiale viene trasmesso agli elettroni, facendo sì che queste particelle si muovano caoticamente, in diverse velocità e direzioni, in modo che lo spostamento totale degli elettroni sia di circa nullo. Quando ciò si verifica, diciamo che il driver è in equilibrio elettrostatico.
→ Isolatori
Materiali dotati di granderesistenzaelettrico, chiamate di isolanti, hanno naturalmente pochi o nessun portatore di carica elettrica che sono liberi e che possono essere trascinati dall'azione del campo elettrico. In questi materiali è necessario applicare grandi campi elettrici fino a quando non si verifica la loro ionizzazione. Questo processo spiega la formazione dei raggi ed è chiamato romperedàrigiditàdielettrico. In caso di fulmine, l'aria atmosferica, che è un mezzo isolante, supporta il movimento del carico dalla formazione di un grande campo elettrico con le nuvole elettrificate o tra le nuvole e il suolo.
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Grandi campi elettrici possono ionizzare l'aria, favorendo la conduzione degli elettroni.
→ Semiconduttori
Nel materialisemiconduttori, a loro volta, i portatori di carica sono parzialmente legati ai loro nuclei atomici a causa di una debole interazione elettrica. È possibile renderli portatori di carica gratuiti fornendo una qualche forma di energia a queste particelle: riscaldando il materiale (materiali termoelettrici), interazione meccanica (materiali piezoelettrici), illuminazione (materiali fotoelettrici) eccetera.
Al vuoto o in materiali che non hanno alcuna resistenza elettrica, i portatori di carica elettrica possono muoversi senza difficoltà. In questo modo, percependo l'azione di un campo elettrico, i portatori di carica possono muoversi a grande velocità nella direzione del forzaelettrico che agisce su di loro.
Movimentazione di carichi in liquidi
Quando mettiamo una soluzione legata ad una differenza di potenziale, in questo liquido si forma un campo elettrico, e gli ioni disciolti in questa soluzione si spostano essi stessi ai poli che hanno carica opposta alla loro. In questo caso diciamo che a catenaionico è formato.
direzione della corrente elettrica
Quando studiamo il movimento delle cariche elettriche nei circuiti elettrici, è comune sentire che la corrente elettrica può avere due direzioni: la direzione vero e il senso convenzionale. Questa convenzione è nata perché i portatori di carica nei conduttori hanno caricarenegativo. Comprendi: nel senso reale, quando colleghiamo un filo a una differenza di potenziale, gli elettroni si spostano verso il polo positivo. Questa direzione della corrente è chiamata sensovero.
oh sensoconvenzionale della corrente, a sua volta, ammette che i portatori di carica dei conduttori abbiano carica elettrica positiva, in modo che quando colleghiamo un filo a una differenza di potenziale, questi elettroni si spostano verso il potenziale. negativo.
Guardaanche: direzione della corrente elettrica
Di Me. Rafael Helerbrock
