Tensione, Corrente, Potenza e Resistenza Elettrica
Per spiegare queste grandezze elettriche prendiamo come esempio l’acqua e il Principio Fisico dei Vasi Comunicanti.
Il Principio dei Vasi Comunicanti stabilisce che il liquido contenuto in due o più contenitori comunicanti tra loro, indipendentemente dalla forma dei contenitori e in presenza di gravità, si dispone sullo stesso livello in ognuno dei contenitori stessi.
Il Principio dei Vasi Comunicanti stabilisce che il liquido contenuto in due o più contenitori comunicanti tra loro, indipendentemente dalla forma dei contenitori e in presenza di gravità, si dispone sullo stesso livello in ognuno dei contenitori stessi.
Quindi immaginiamo due recipienti contenenti la stessa quantità di liquido, il recipiente A e il recipiente B collegati da un tubo.
Se i due recipienti vengono posti sullo stesso piano, non avverrà nessun travaso di acqua tra i recipienti, quindi il livello dell’acqua rimarrà invariato nei due recipienti.
Se i due recipienti vengono posti sullo stesso piano, non avverrà nessun travaso di acqua tra i recipienti, quindi il livello dell’acqua rimarrà invariato nei due recipienti.
Ora immaginiamo di mettere il recipiente A più in alto del recipiente B.
Per i principio dei vasi comunicanti il liquido tenderebbe a scorrere attraverso il tubo dal recipiente più alto al recipiente più basso fiche A non si svuoti, e nel recipiente B ci sia una quantità di liquido doppia.
Per i principio dei vasi comunicanti il liquido tenderebbe a scorrere attraverso il tubo dal recipiente più alto al recipiente più basso fiche A non si svuoti, e nel recipiente B ci sia una quantità di liquido doppia.
Questo accade perché per effetto dell’altezza h la pressione del liquido nel recipiente A posto più in alto è maggiore di quello B posto più in basso, cosicché all’interno del tubo si genera una corrente idrica, ossia uno spostamento di acqua.
Possiamo quindi dire che la differenza di altezza tra i due recipienti determina il fenomeno del passaggio di una corrente idrica.
Allo stesso modo avviene nel campo elettricità. La corrente non è altro che un flusso di elettroni, piccole particelle atomiche che compongono la materia. Come nel caso dei vasi comunicanti, il tubo è rappresentato da un cavo elettrico, e affinché la corrente elettrica scorra nel cavo occorre che alle estremità del cavo elettrico ci sia una differenza di potenziale (d.d.p.). Quindi in assenza di differenza di potenziale non c’è passaggio di corrente nel cavo. La differenza di potenziale, che comunemente chiamiamo tensione determina il passaggio di elettroni (corrente elettrica) all'interno del cavo.
Possiamo ora definire la tensione e la corrente.
Possiamo quindi dire che la differenza di altezza tra i due recipienti determina il fenomeno del passaggio di una corrente idrica.
Allo stesso modo avviene nel campo elettricità. La corrente non è altro che un flusso di elettroni, piccole particelle atomiche che compongono la materia. Come nel caso dei vasi comunicanti, il tubo è rappresentato da un cavo elettrico, e affinché la corrente elettrica scorra nel cavo occorre che alle estremità del cavo elettrico ci sia una differenza di potenziale (d.d.p.). Quindi in assenza di differenza di potenziale non c’è passaggio di corrente nel cavo. La differenza di potenziale, che comunemente chiamiamo tensione determina il passaggio di elettroni (corrente elettrica) all'interno del cavo.
Possiamo ora definire la tensione e la corrente.
Tensione elettrica
La tensione o differenza di potenziale elettrico tra due punti A e B è il rapporto tra il lavoro compiuto dalla forza elettrica F per spostare la carica elettrica (elettrone) dal punto A al punto B e l’intensità della carica stessa.
Formula: dV = L/Q (dove" d" indica la lettera grega maiuscola "delta")
L = Lavoro in Joule compiuto dalla forza F per spostare Q da A a B
Q = Carica spostata in Coulomb
L’unità di misura della tensione è il Volt che abbreviato si indica con la lettera V.
1V = 1J/1C
J = Joule, unità di misura del lavoro
C = Coulomb, unità di misura della carica elettrica
Formula: dV = L/Q (dove" d" indica la lettera grega maiuscola "delta")
L = Lavoro in Joule compiuto dalla forza F per spostare Q da A a B
Q = Carica spostata in Coulomb
L’unità di misura della tensione è il Volt che abbreviato si indica con la lettera V.
1V = 1J/1C
J = Joule, unità di misura del lavoro
C = Coulomb, unità di misura della carica elettrica
Corrente elettrica
La corrente elettrica è la quantità di carica elettrica (quantità di elettroni) che passa in un conduttore in un dato intervallo di tempo dt.
Formula: I = Q/dt (dove" d" indica la lettera grega maiuscola "delta")
Q = Carica misurata in Coulomb
t = Tempo misurato in secondi
L’unità di misura della corrente è l’Ampere che abbreviato si indica con la lettera A.
1A = 1C/1s
C = Coulomb, unità di misura della carica elettrica
s = minuto secondo, unità di misura del tempo
Quindi ciò che noi avvertiamo toccando le estremità del cavo elettrico non è la corrente, ma è la tensione ad esso applicata.
Immaginiamo ora di inserire un mulino ad acqua sul tubo che collega i due recipienti.
Possiamo dire che:
1 - Maggiore sarà la differenza di altezza tra i recipienti e maggiore sarà la velocità dell’acqua che
attraverserà il tubo.
2 - Maggiore sarà il foro di uscita nel recipiente A e maggiore sarà la quantità di acqua uscente.
3 - Maggiore sarà il diametro del tubo e maggiore sarà la quantità di acqua che lo attraverserà.
Quindi possiamo dire che la forza (potenza) con cui la ruota idraulica del mulino ruoterà dipenderà dalla differenza di altezza tra i recipienti che determina la velocità dell’acqua dal diametro del foro di uscita sul recipiente a che determina la quantità di liquido uscente e dal diametro del tubo che determina la portata.
Formula: I = Q/dt (dove" d" indica la lettera grega maiuscola "delta")
Q = Carica misurata in Coulomb
t = Tempo misurato in secondi
L’unità di misura della corrente è l’Ampere che abbreviato si indica con la lettera A.
1A = 1C/1s
C = Coulomb, unità di misura della carica elettrica
s = minuto secondo, unità di misura del tempo
Quindi ciò che noi avvertiamo toccando le estremità del cavo elettrico non è la corrente, ma è la tensione ad esso applicata.
Immaginiamo ora di inserire un mulino ad acqua sul tubo che collega i due recipienti.
Possiamo dire che:
1 - Maggiore sarà la differenza di altezza tra i recipienti e maggiore sarà la velocità dell’acqua che
attraverserà il tubo.
2 - Maggiore sarà il foro di uscita nel recipiente A e maggiore sarà la quantità di acqua uscente.
3 - Maggiore sarà il diametro del tubo e maggiore sarà la quantità di acqua che lo attraverserà.
Quindi possiamo dire che la forza (potenza) con cui la ruota idraulica del mulino ruoterà dipenderà dalla differenza di altezza tra i recipienti che determina la velocità dell’acqua dal diametro del foro di uscita sul recipiente a che determina la quantità di liquido uscente e dal diametro del tubo che determina la portata.
Analogamente avviene per la corrente:
1 - Maggiore è la differenza di potenziale tra i capi del cavo elettrico e più velocemente si muoveranno gli elettroni all’interno del cavo elettrico.
2 - Maggiore sarà la sezione del cavo e maggiore sarà la quantità di elettroni che lo possono attraversare.
Quindi possiamo dire che tanto maggiore è la differenza di potenziale applicata ai capi del cavo elettrico, e tanto maggiore è la sua sezione, quanto maggiore sarà la potenza trasmissibile sul cavo elettrico.
Quindi la potenza trasmessa dipende dalla differenza di potenziale applicata al cavo elettrico, dalla quantità di corrente che lo attraversa nell’unità di tempo e dalla sezione del cavo elettrico.
1 - Maggiore è la differenza di potenziale tra i capi del cavo elettrico e più velocemente si muoveranno gli elettroni all’interno del cavo elettrico.
2 - Maggiore sarà la sezione del cavo e maggiore sarà la quantità di elettroni che lo possono attraversare.
Quindi possiamo dire che tanto maggiore è la differenza di potenziale applicata ai capi del cavo elettrico, e tanto maggiore è la sua sezione, quanto maggiore sarà la potenza trasmissibile sul cavo elettrico.
Quindi la potenza trasmessa dipende dalla differenza di potenziale applicata al cavo elettrico, dalla quantità di corrente che lo attraversa nell’unità di tempo e dalla sezione del cavo elettrico.
La Potenza Elettrica
La potenza è definita come il lavoro compiuto nell’unità di tempo.
Formula: P = dL/dt (dove" d" indica la lettera grega maiuscola "delta")
L = Lavoro in Joule compiuto dalla forza F per spostare una carica elettrica da A a B
t = Tempo misurato in secondi
L’unità di misura della Potenza e il Watt che abbreviato si indica con la lettera W.
1W = 1J/1s
J = Joule, unità di misura del lavoro
s = Tempo misurato in secondi
Ricordando ora la definizione di Tensione e Corrente: dV = L/Q e I = Q/dt
Si ricava che: L=dV/Q e dt=Q/I
Sostituendo si ha: P = dL/dt = V*Q/(Q/I) = V*Q*(I/Q) = V*I
Quindi La Potenza P si calcola con il prodotto tra la tensione e la corrente P = V*I
Essendo poi: V = R*I (vedi sotto al paragrafo della resistenza)
Sostituendo si ha: P = V*I = R*I*I = R*I2 (Il numero "2" intendasi come esponenziale alla seconda potenza)
Da cui si ricava V = P/I e I = P/V
Tornando all’esempio dei recipienti, variando la sezione del tubo varia la resistenza che esso offre al passaggio della corrente idrica, quindi
1 - Tubi di sezione minore, offriranno più resistenza al passaggio di acqua, il recipiente B si riempirà più
lentamente mentre il recipiente A si svuoterà più lentamente e all’interno del tubo ci sarà una pressione maggiore, con maggior rischio di rottura per il tubo stesso.
2 - Al contrario maggiore sarà la sezione del tubo, minore resistenza offrirà al passaggio dell’acqua nel
tubo il recipiente A si svuoterà più velocemente e il recipiente B si riempirà più in fretta, all’interno del tubo ci sarà una pressione minore con minor rischio di rottura per il tubo.
La potenza è definita come il lavoro compiuto nell’unità di tempo.
Formula: P = dL/dt (dove" d" indica la lettera grega maiuscola "delta")
L = Lavoro in Joule compiuto dalla forza F per spostare una carica elettrica da A a B
t = Tempo misurato in secondi
L’unità di misura della Potenza e il Watt che abbreviato si indica con la lettera W.
1W = 1J/1s
J = Joule, unità di misura del lavoro
s = Tempo misurato in secondi
Ricordando ora la definizione di Tensione e Corrente: dV = L/Q e I = Q/dt
Si ricava che: L=dV/Q e dt=Q/I
Sostituendo si ha: P = dL/dt = V*Q/(Q/I) = V*Q*(I/Q) = V*I
Quindi La Potenza P si calcola con il prodotto tra la tensione e la corrente P = V*I
Essendo poi: V = R*I (vedi sotto al paragrafo della resistenza)
Sostituendo si ha: P = V*I = R*I*I = R*I2 (Il numero "2" intendasi come esponenziale alla seconda potenza)
Da cui si ricava V = P/I e I = P/V
Tornando all’esempio dei recipienti, variando la sezione del tubo varia la resistenza che esso offre al passaggio della corrente idrica, quindi
1 - Tubi di sezione minore, offriranno più resistenza al passaggio di acqua, il recipiente B si riempirà più
lentamente mentre il recipiente A si svuoterà più lentamente e all’interno del tubo ci sarà una pressione maggiore, con maggior rischio di rottura per il tubo stesso.
2 - Al contrario maggiore sarà la sezione del tubo, minore resistenza offrirà al passaggio dell’acqua nel
tubo il recipiente A si svuoterà più velocemente e il recipiente B si riempirà più in fretta, all’interno del tubo ci sarà una pressione minore con minor rischio di rottura per il tubo.
Analogamente avviene su un cavo elettrico:
1 - Minore è la sezione del cavo più resistenza offrirà al passaggio di corrente e ai suoi capi ci sarà una
maggiore caduta di tensione, il cavo tenderà a riscaldarsi maggiormente con maggior rischio di danneggiamento,
2 - Al contrario maggiore sarà la sezione del cavo e meno resistenza offrirà al passaggio della corrente e
ai suoi capi ci sarà una minore caduta di tensione, il cavo tenderà a riscaldarsi meno con minor rischio di danneggiamento.
1 - Minore è la sezione del cavo più resistenza offrirà al passaggio di corrente e ai suoi capi ci sarà una
maggiore caduta di tensione, il cavo tenderà a riscaldarsi maggiormente con maggior rischio di danneggiamento,
2 - Al contrario maggiore sarà la sezione del cavo e meno resistenza offrirà al passaggio della corrente e
ai suoi capi ci sarà una minore caduta di tensione, il cavo tenderà a riscaldarsi meno con minor rischio di danneggiamento.
Secondo la legge di Ohm possiamo quindi calcolare il valore della resistenza che offre il cavo al passaggio.
La Resistenza Elettrica
La resistenza misura la tendenza di un corpo ad opporsi al passaggio di una corrente elettrica, quando sottoposto ad una tensione elettrica. E’ calcolata come il rapporto della tensione applicata al corpo per la corrente che lo attraversa.
Formula: R = V/I
Da cui si ricava:
La tensione applicata ai capi del cavo: V = R*I
la corrente che lo attraversa: I = V/R
L’esempio idrico dei vasi comunicanti può essere considerato simile a quello che avviene in una batteria. Infatti con il passaggio di liquido da un vaso all’altro, il livello di liquido nel recipiente A si riduce progressivamente fino ad annullarsi.
Allo stesso modo una batteria si scarica (si riduce la differenza di potenziale tra polo positivo e polo negativo) mentre eroga corrente.
La resistenza misura la tendenza di un corpo ad opporsi al passaggio di una corrente elettrica, quando sottoposto ad una tensione elettrica. E’ calcolata come il rapporto della tensione applicata al corpo per la corrente che lo attraversa.
Formula: R = V/I
Da cui si ricava:
La tensione applicata ai capi del cavo: V = R*I
la corrente che lo attraversa: I = V/R
L’esempio idrico dei vasi comunicanti può essere considerato simile a quello che avviene in una batteria. Infatti con il passaggio di liquido da un vaso all’altro, il livello di liquido nel recipiente A si riduce progressivamente fino ad annullarsi.
Allo stesso modo una batteria si scarica (si riduce la differenza di potenziale tra polo positivo e polo negativo) mentre eroga corrente.
In una presa, invece, vi sono costantemente 220 volt tra fase e neutro forniti dal gestore della rete elettrica.
Un esempio simile sarebbe quello in cui un rubinetto provvede a immettere continuamente acqua nel recipiente A per mantenere costante il suo livello garantendo sempre un certo afflusso di corrente idrica.
Un esempio simile sarebbe quello in cui un rubinetto provvede a immettere continuamente acqua nel recipiente A per mantenere costante il suo livello garantendo sempre un certo afflusso di corrente idrica.