La corrente elettrica

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Definizione

Si definisce corrente elettrica un movimento, ordinato, di cariche elettriche. Da questa precisazione si deduce che, tutte le volte che in un conduttore avviene una circolazione di cariche elettriche, quel conduttore è sede di corrente elettrica.
Una corrente elettrica, però, può anche instaurarsi senza l'intervento di un conduttore. Si consideri, ad esempio, un elettrone, od un gruppo di elettroni, che si muovono nel vuoto: ciò dà origine ad una corrente elettrica.
Questa può essere considerata come il prodotto di un flusso di cariche. Queste, in moto, sono elettroni che determinano il fatto che la corrente vera e propria si sviluppa dal polo negativo a quello positivo. Tale movimento può avvenire sia in conduttori solidi, sia in gas o liquidi.
Dal tipo di spostamento delle cariche elettriche dipendono le caratteristiche della stessa corrente elettrica e quindi le sue manifestazioni esterne. Se le cariche elettriche fluiscono con successione e moto uniformi, e quindi unidirezionalmente, si ha una corrente continua, di valore costante nel tempo. Se le stesse cariche si muovono con velocità non costante, e cambiano periodicamente il loro verso, la corrente cui esse danno luogo, a sua volta, non sarà costante, e si ha una corrente variabile nel tempo.
La corrente elettrica può essere dovuta sia al movimento di cariche positive che negative. Il verso della corrente è quello nel quale le cariche positive si muoverebbero, anche se i veri portatori di carica sono negativi. Ciò si può affermare solamente perché quasi sempre, una carica positiva che si muove da sinistra a destra, ha il medesimo effetto di una carica negativa che si muove da destra a sinistra. La corrente in tale caso è detta convenzionale.
Risulta implicito che una carica elettrica ferma non possa dare luogo ad alcun tipo di corrente. Una stessa carica elettrica, di segno e valore ben definiti e costanti, dà, se in movimento, un effetto tanto più sensibile quanto più veloce è il suo moto.
Vi sono moltissimi esempi riguardanti le correnti elettriche, come le correnti intense che producono i fulmini, o quelle minime e nervose che regolano l'attività muscolare dell'uomo.


Intensità di corrente

Si prenda come esempio un corpo conduttore, come un filo di rame. Se in questo conduttore gli elettroni di conduzione sono in movimento tale da spostarsi con moto uniforme, si dice che quel conduttore è sede di una corrente elettrica continua. Se si pensasse ad una porzione di spazio vuoto di materia, nel quale transitano con continuità un certo numero di elettroni, si avrebbe la stessa cosa: lungo quel tragitto, costituito dal fascio di elettroni, si manifesterebbe sempre una corrente elettrica continua.
Si consideri ora una sezione L del corpo conduttore o del fascio di elettroni: dal momento che le cariche elettriche sono in movimento, attraverso essa passa in ogni istante una certa quantità di elettricità.
Si definisce intensità di corrente la quantità di elettricità che passa attraverso la sezione L nell'unità di tempo di un secondo. Questa definizione è valida nel caso in cui ci si trova davanti ad una corrente continua.
Fino al momento in cui le cariche elettriche fluiscono attraverso la sezione con moto uniforme, l'intensità della corrente I, cui dà luogo quel movimento di cariche, può essere calcolata come rapporto fra la quantità di elettricità DQ, che complessivamente attraversa la sezione L in un certo intervallo di tempo Dt, ed il valore assunto dall'intervallo Dt stesso. In questo caso di corrente continua si ha:

I = DQ / Dt


che equivale a:

I = Q" - Q' / t" - t'


essendo Q' la quantità di elettricità che ha attraversato la sezione L nell'istante t', e Q" la quantità di elettricità che ha attraversato la stessa sezione nell'istante t".
Q" - Q' è la quantità di elettricità DQ che è transitata nell'intervallo di tempo t" - t', ovvero Dt.
Nel caso di corrente non continua, ossia variabile, che si ha quando le cariche fluiscono attraverso la sezione L non costantemente e/o con velocità non uniforme, la formula per l'intensità sopra citata fornisce il valore medio dell'intensità di corrente nell'intervallo di tempo stesso.
Pertanto, quando si cerca l'espressione matematica del valore istantaneo della corrente variabile nel tempo, l'applicazione della formula I = DQ / Dt non è più possibile, in quanto le variazioni DQ e Dt sono finite. E' quindi necessario che queste siano sostituite con variazioni infinitesime, tendenti a zero. Solo in questo modo il rapporto tra la variazione infinitesima della quantità di elettricità dq e l'intervallo di tempo dt rappresenta il valore istantaneo dell'intensità della corrente variabile:

i = dq / dt


L'unità di misura dell'intensità di corrente è l'ampere (A), che può essere definito come la corrente dovuta ad un movimento uniforme di cariche corrispondenti ad una quantità di elettricità pari ad 1 Coulomb le quali attraversano la sezione considerata in un intervallo di tempo della durata di 1 secondo. Si ha quindi:

1A = 1C / 1s


da cui si deduce che il Coulomb, unità della quantità di elettricità, risulta definito anche come amperesecondo (As).
Per misurare l'intensità della corrente elettrica, si usano strumenti denominati amperometri, i quali vengono inseriti nel conduttore in modo da essere attraversati essi stessi da tutte le cariche elettriche in movimento.



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Percorso interdisciplinare di Francesca Sponza anno scolastico 2004-2005 liceo scientifico "G.Oberdan" Trieste