Se consideriamo una carica elettrica, ad esempio un elettrone,
all'interno di un campo elettrico E, questo sarà sottoposto all'azione
della forza elettrica F= e E.
Detta forza in accordo con la legge fondamentale della dinamica determinerà
un incremento della quantità di moto della particella e di conseguenza
dell'energia cinetica della stessa (si considerà ininfluente
l'azione del campo gravitazionale).
Se supponiamo di operare in un campo elettrico uniforme il potenziale
elettrico associato sarà V = E x + costante (costante dipendente
dal punto associato alla posizione x=0.
In ogni caso scegliendo due punti A e B la differenza di potenziale
sarà dato da DV= E Dx.
Utilizzando quanto detto, possiamo studiare il comportamento di un gas ionizzato, o di un fascio di elettroni, in un campo elettrico.
Il concetto di corrente rende possibile studiare in maniera quantitativa
il fenomeno del magnetismo.
Orai introdurremo alcuni concetti legati alla corrente elettrica, mentre
il legame tra correnti e magnetismo sarà mostrato in seguito.
Se prendiamo in considerazione un fascio di elettroni in moto all'interno
di un conduttore, parleremo di corrente elettrica, definita quale flusso
della densità di carica che attraversa una superficie unitaria
.
SPIEGAZIONE
La corrente elettrica è definita come la quantità di carica che nell’unità di tempo attraversa una sezione da qualunque del conduttore:
I= |
dQ
dt |
Per collegare questa definizione al moto microscopico delle cariche
elettriche è necessario rifarsi ad un modello microscopico sul
moto delle cariche.
Consideriamo l'eccesso di carica contenuta in un volume V e sarà Q= rV
r =Carica presente per unità di volume che possiamo definire come il numero di portatori di carica per la carica elementare, ossia r = n e (e carica elementare = 1,69 10-19 Ampère per secondo).
Per calcolare la carica totale che attraversa la superficie S dobbiamo supporre che gli elettroni si muovano praticamente tutti ad una stessa velocità media e quindi possiamo definire una nuova grandezza fisica: LA DENSITA' DI CARICA.
La densità di carica J = ρ v (v velocità di deriva degli elettroni).
Essendo v= strada percorsa dagli elettroni in un secondo, avremo che r v sarà la carica che attraversa l'unità di superficie nell'unità di tempo e pertanto L'intensità di corrente che potremo definite come la carica che attraversa la superficie A sarà
I= |
dQ
dt |
ρ v
A |
= J A |
= Φ (J) |
Flusso di J |
Circuiti elettrici
Consideriamo un circuito elettrico costituito da un filo percorso da corrente elettrica continua.
La corrente è generata da un generatore di tensione con i poli + e - connessi alle estremità del filo.
Nel filo condittore gli elettroni si muovono liberamente respinti dal polo negativo ed attirati dal polo positivo.
Definiremo intensità di corrente I= Q/T ossia la quantità di corrente che fluisce attraverso una superficie del filo stesso nell'unità di tempo e la misureremo in Ampère (A).
La capacità del filo di rallentare il moto degli elettroni la assoceremo al concetto di resistenza
(R) misurata in OHM (Ω).