TEMPO DI STUDIO: 1h
PERIODO: Novembre
Corrente elettrica
Un movimento ordinato di cariche elettriche attraverso un dato mezzo fisico, è chiamato corrente elettrica.
Ogni complesso di conduttori comunque collegati a generatori e a utilizzatori costituisce un circuito elettrico.
Il circuito così definito è sede di una corrente ogni qualvolta esso è chiuso, e cioè ogni qualvolta è realizzata in esso la continuità metallica fra tutti gli elementi che lo compongono.
Se tale continuità viene a mancare, il circuito si dice aperto e nessuna corrente può instaurarsi in esso.
Il movimento di migrazione delle cariche elettriche lungo un circuito interessato da corrente può presentarsi con caratteristiche d’uniformità e costanza nel tempo: in questo caso la corrente è definita come continua.
Si parla invece di corrente variabile quando la circolazione degli elettroni non si realizza in modo uniforme e costante.
In ogni caso, il movimento degli elettroni in seno ai conduttori metallici è sempre tale che da ogni elemento di volume esce da una parte tanti elettroni quanti n’entrano da un'altra (legge della continuità). Perciò ogni sezione dell'intero circuito chiuso percorso da corrente deve essere attraversato, nello stesso intervallo, da uno stesso numero d’elettroni, ossia dalla stessa quantità d’elettricità.
"La maggiore o minore intensità di corrente elettrica, può essere definita mediante la quantità d’elettricità che attraversa una qualsiasi sezione del circuito nel tempo unitario"
Poiché la quantità di elettricità si misura in coulomb, l'intensità di corrente risulta allora definita dal numero di coulomb che attraversa ogni sezione del circuito nel tempo di un secondo, e la sua unità diventa il coulomb al secondo.
Quest’unità è stata denominata col nome ampere e indicata col simbolo A.
Se una sezione qualunque di un circuito elettrico è attraversata, in un certo tempo di Dt secondi, da una quantità d’elettricità di Q coulomb, si dirà che il circuito è percorso da una corrente elettrica la cui intensità I, espressa in ampere, è data dal rapporto
Inversamente, se un circuito è percorso dall'intensità di I ampere, tutte le sezioni del circuito vengono attraversate nel tempo di Dt secondi da un numero di coulomb espresso dal prodotto
Rappresentazione cartesiana della corrente continua i(t) in funzione del tempo
Le due relazioni sopra descritte implicano che l'intensità di I resti costante per tutto l'intervallo Dt, che si tratti perciò di una corrente continua, come quella rappresentata in figura.
In questa figura è facile controllare che l'area delimitata dall'intervallo Dt fornisce una rappresentazione della quantità d’elettricità Q.
Rappresentazione cartesiana della corrente alternata i(t) in funzione del tempo
Qualora invece la corrente sia di tipo variabile, la sua intensità non assume più un valore costante I, ma si presenta diversa da un istante all'altro, come nell'esempio riportato in figura.
Anche in questo caso l'area sottostante alla curva della corrente i(t) è delimitata dall'intervallo di tempo Dt rappresenta la quantità di elettricità Q che fluisce durante questo intervallo entro il circuito.
Se si esegue il rapporto tra tale area e la base Dt si ottiene la corrente media I relativa all'intervallo Dt considerato: il significato che assume la intensità media è quello di una corrente continua e costante che nell'intervallo Dt è capace di trasportare la stessa quantità di elettricità Q che è effettivamente trasportata dalla corrente variabile i(t).
Nella pratica applicativa, si presenta spesso la necessità di controllare come si distribuisce il flusso degli elettroni all'interno di un filo conduttore percorso da corrente.
A tal fine è presa in considerazione la densità di corrente, definita dal rapporto fra la corrente I che attraversa la sezione S del conduttore e la sezione stessa.
La densità di corrente rappresenta il numero d’ampere che attraversa ogni unità di sezione del conduttore: nelle normali applicazioni di calcolo essa è espressa usualmente in ampere al millimetro quadrato (A/mm2).
Negli ordinari circuiti, la densità di corrente deve essere mantenuta al disotto dei 3 A/mm2 per evitare forti riscaldamenti del conduttore.
