Fisica

Articolo sulla resistività

Per quanto riguarda la corrente elettrica, è stata discussa la densità di corrente elettrica, così come è stato spiegato il campo elettrico nella sezione dedicata a quest'ultimo argomento. In un conduttore sono presenti campo elettrico e corrente elettrica se esiste una differenza di potenziale al suo interno, mentre in assenza di differenza di potenziale non vi sono né campo elettrico né corrente elettrica.

In quasi tutti i conduttori metallici, il campo elettrico è direttamente proporzionale alla densità di corrente elettrica, dove il rapporto tra campo elettrico e densità di corrente è costante. Il valore di questo rapporto è chiamato resistività. Matematicamente, la relazione tra campo elettrico, densità di corrente e resistività è espressa dalla seguente equazione:

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Articolo sul codice colore delle resistenze

Il resistore è un componente di un circuito elettrico che ha la funzione di controllare l'intensità della corrente elettrica. In generale, esistono due tipi di resistori: i resistori a filo avvolto e i resistori al carbonio. I resistori a filo avvolto sono solitamente utilizzati in laboratorio e sono realizzati avvolgendo un filo sottile sulla superficie di un tubo isolante. I resistori al carbonio, invece, sono tipicamente utilizzati nei circuiti elettronici, hanno forma cilindrica e presentano fili a entrambe le estremità. Il valore della resistenza di un resistore al carbonio è indicato da un codice colore e riportato sulla sua superficie.

Il valore di resistenza di un resistore può essere determinato interpretando il codice colore del resistore. Per comprendere meglio questo concetto, osservate prima la tabella seguente, quindi studiate l'esempio per determinare il valore di resistenza del resistore.

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Articolo sui resistori in serie

Se i resistori sono collegati come mostrato in figura, si dice che sono disposti in serie. Il resistore o la resistenza elettrica in questione può essere costituita da componenti resistivi, lampadine o altre resistenze elettriche.

La carica elettrica si muove attraverso la resistenza 1 (R₁) = il carica elettrica si muove attraverso la resistenza 2 (R₂) = la carica elettrica si muove attraverso la resistenza 3 (R₃). Corrente elettrica (I) è una carica elettrica che scorre durante un certo intervallo di tempo (I = Q / t), quindi la corrente elettrica attraverso la resistenza 1 (I₁) = corrente elettrica attraverso la resistenza 2 (I₂) = corrente elettrica attraverso la resistenza 3 (I₃). Matematicamente, la corrente elettrica totale (I) = I₁ = I₂ = I₃.

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Equazione della resistenza elettrica

Nell'ambito della legge di Ohm, è stata derivata una formula che esprime la relazione tra tensione (V), corrente elettrica (I) e resistenza elettrica (R). Tale relazione è espressa matematicamente tramite le seguenti equazioni:

Questa equazione mostra che la resistenza elettrica (R) è direttamente proporzionale alla tensione elettrica (V) e inversamente proporzionale alla corrente elettrica (I). Se la tensione di rete è maggiore, la resistenza elettrica aumenta; al contrario, se la corrente elettrica è più intensa, la resistenza elettrica aumenta. Questa equazione spiega la legge di Ohm solo quando la resistenza elettrica (R) è costante. Se la resistenza elettrica non è costante, questa equazione non spiega la legge di Ohm, ma spiega la resistenza di un conduttore.

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Articolo sui resistori in parallelo

Se le resistenze sono collegate come mostrato in figura, sono collegate in parallelo.

La corrente elettrica (corrente elettrica = carica elettrica che fluisce durante un intervallo di tempo) che entra nel punto di giunzione è uguale alla corrente elettrica che esce dal punto di giunzione. Ci sono diverse giunzioni, quindi la corrente elettrica totale è uguale alla quantità di corrente elettrica che scorre in ciascuna giunzione. Matematicamente, I = I ₁ + I ₂ + I _3. Mentre la differenza di potenziale elettrico o tensione elettrica in ciascuna giunzione è la stessa.

I = V/R, quindi l'equazione precedente diventa I = V/R ₁ + V/R ₂ + V/R ₃ . La tensione elettrica è uguale, quindi questa equazione diventa I = V (1/R ₁ + 1/R ₂ + 1/R ₃ ). Se la resistenza equivalente è 1/R, allora I = V (1/R). Quindi, 1/R = 1/R ₁ + 1/R ₂ + 1/R ₃.

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Articolo sulla sorgente della forza elettromotrice f.e.m. Resistenza interna Tensione ai terminali

La corrente elettrica scorre in un circuito chiuso, da un potenziale alto a un potenziale basso. Quando una corrente elettrica attraversa un componente di resistenza elettrica, si verifica una riduzione dell'energia potenziale elettrica perché l'energia elettrica viene utilizzata su questa resistenza. Affinché la corrente elettrica continui a fluire da un potenziale alto a un potenziale basso,

È necessario un dispositivo per aggiungere energia potenziale elettrica; questo strumento è una forza elettromotrice (f.e.m.) o, più precisamente, una sorgente di tensione elettrica. Una f.e.m. o una sorgente di tensione è un componente che converte un tipo di energia in energia elettrica, come ad esempio batterie, celle solari o generatori di elettricità.

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Forze elettromagnetiche in serie e in parallelo

Se sono presenti due o più sorgenti di forza elettromotrice (f.e.m.) collegate come mostrato in figura, la f.e.m. è disposta in serie.

La sorgente di tensione equivalente (ε) è:

ε = ε ₁ + ε ₂ + ε _n

La resistenza interna equivalente (r) è:

r = r ₁ + r ₂ + r _n

La corrente elettrica che scorre attraverso la resistenza esterna (R) è:

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La prima legge di Kirchhoff, detta anche legge dei nodi, afferma che la corrente elettrica che entra in un nodo è uguale alla corrente elettrica che esce da quel nodo. Il nodo in un circuito elettrico è il punto in cui due o più conduttori si incontrano, come ad esempio il punto a nella figura a lato.

I è la corrente elettrica che entra nel punto di giunzione, mentre I ₁ e I ₂ sono le correnti elettriche che escono dal punto di giunzione, I = I ₁ + I _2. Un altro esempio, osservate la figura sottostante.

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La seconda legge di Kirchhoff afferma che la variazione di potenziale elettrico sulla circonferenza di un circuito chiuso è pari a zero. La seconda legge di Kirchhoff si basa sulla legge di conservazione dell'energia, che afferma che l'energia è eterna.

Per comprendere meglio questo concetto, immaginate la carica elettrica che si muove in un circuito chiuso, come nella figura. Quando una carica elettrica passa attraverso un circuito chiuso... resistenza elettrica (R), il energia potenziale elettrica viene ridotta perché viene utilizzata su queste resistenze. Se la carica elettrica passa attraverso un'altra resistenza elettrica, l'energia potenziale elettrica diminuisce di nuovo perché viene utilizzata di nuovo sulla resistenza. Inoltre, quando la carica elettrica passa attraverso la sorgente di tensione da un potenziale basso a un potenziale alto, l'energia potenziale elettrica aumenta. Quando ritorna al suo punto originale, l'energia potenziale elettrica è la stessa di prima, dove la variazione di energia potenziale elettrica è zero. Quando si applica KirchhoffLa seconda regola per un circuito elettrico è quella di utilizzare la variazione di tensione elettrica, non la variazione di energia potenziale elettrica.

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Definizione di energia elettrica

La potenza appresa nel lavoro e l'energia sono determinate come il lavoro svolto durante un certo intervallo di tempo. Il lavoro è un processo di trasformazione dell'energia, quindi la potenza può essere intesa come una variazione di energia che si verifica durante un certo intervallo di tempo.

La potenza elettrica è una variazione di energia elettrica durante un determinato intervallo di tempo. In una revisione del potenziale elettrico, viene spiegato che le variazioni di energia potenziale elettrica si verificano quando una carica elettrica attraversa una differenza di potenziale elettrico.

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