Fondamenti di elettronica: L'elettricità

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Questo è un termine generico che racchiude in sé una serie di grandezze e di regole che ci apprestiamo ad approfondire. Per ogni grandezza che verrà introdotta, verrà anche associata una lettera che la identifica all'interno delle formule e dei circuiti in cui questa è coinvolta. La grandezza fisica più importante è la corrente (I) che viene misurata in Ampere, generata dallo scorrimento di elettroni all'interno di un conduttore. Quest'ultimo, come ogni elemento fisico esistente, è composto da atomi, essendo un atomo schematizzabile come una particella dotata di un nucleo che possiede una carica definita convenzionalmente come positiva e un certo numero di elettroni (caricati negativamente) che orbitano attorno al nucleo (naturalmente le cose stanno in modo infinitamente più complicato ma questo è un corso di Ingegneria del suono e non di Meccanica Quantistica e quindi ci sentiamo liberi di operare le semplificazioni necessarie alle nostre dissertazioni, purché queste non stravolgano troppo la realtà). Gli elettroni sono trattenuti dal nucleo dalla opposta polarità in quanto due elementi dotati di carica opposta si attraggono mentre due elementi con stessa polarità si respingono. La forza con cui questi due poli si attraggono varia a seconda del tipo di atomo (ossia a seconda del materiale che stiamo considerando): per i metalli è una forza molto debole, per i materiali isolanti è una forza molto più difficile da vincere. Come vedremo, è questo il motivo per cui i metalli sono degli ottimi conduttori mentre gli isolanti non lo sono. Consideriamo infatti un cavo di rame, materiale altamente conduttore, ai cui due estremi applichiamo due cariche: una positiva e una negativa.

Fondamenti di elettronica - Generazione di una corrente

Generazione di una corrente

Gli elettroni appartenenti agli atomi di rame all'interno del conduttore, essendo di polarità negativa, verranno attirati verso la carica positiva e respinti dalla carica negativa. Proprio perché il legame tra gli elettroni e il nucleo è molto debole nei materiali conduttori, gli elettroni vengono 'strappati' al nucleo generando così un flusso di cariche (q). La misura della quantità di carica viene data in Coulomb (C). A questo punto ne sappiamo abbastanza per definire una corrente come la quantità di carica che scorre in un conduttore nell'unità di tempo (1 secondo). La misura della corrente viene data in Ampere [7 ]. Definiamo meglio le cariche che abbiamo applicato al conduttore. Un accumulo localizzato di cariche di segno positivo o negativo viene definito come potenziale. Applicando due cariche diverse ai capi del conduttore si genera una differenza di potenziale che viene definita come tensione (V) e viene misurata in Volt. Applicando una tensione ai capi di un conduttore si ingenera lo scorrimento di una corrente il cui valore dipende dalla tensione applicata e dalle caratteristiche del conduttore.

Quando la corrente o la tensione sono costanti nel tempo di parla di tensione o corrente continua mentre quando variano nel tempo si parla di tensione o corrente alternata. Un classico esempio di tensione alternata è quello delle normali prese di corrente casalinghe in cui troviamo una tensione alternata di andamento sinusoidale con frequenza pari a 50 Hz e ampiezza costante pari a 220 Volt.



[7 ] Come in tutte le formule fisiche, attenzione a non confondere il simbolo della grandezza (I per la corrente) con il simbolo della sua misura (A di Ampere che da una misura della corrente), diremo che una corrente I misura per esempio 5 Ampere. Per definizione 1 Ampere è la corrente generata da una carica di 6.26x1018 elettroni che passa attraverso un conduttore in 1 secondo. In formule: Q = I x t (Q=carica, misurata in Coulomb, I=corrente, misurata in Ampere, t=tempo, misurato in secondi).








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