TRASFORMAZIONE DELL’ENERGIA ELETTRICA

[Vesper_Lyla]

La trasformazione dell’energia elettrica, detta anche effetto Joule, consiste nella conversione dell’energia potenziale elettrica in energia interna per esempio del filo di un phon, il quale si riscalda poiché l’energia cinetica delle sue molecole aumenta. A livello microscopico, l’effetto Joule è spiegato dal modello della conduzione elettrica del metalli: in essi infatti, gli atomi sono disposti secondo una struttura regolare, detta reticolo cristallino, che è costituita da ioni positivi. Gli elettroni (detti di conduzione) che sono stati tolti agli atomi (prima che diventassero ioni positivi, appunto), sono liberi di spostarsi all’interno del reticolo urtando gli ioni. Quando il filo metallico è collegato ad un generatore, si sovrappone al moto di agitazione termica, che porta gli elettroni a muoversi in tutte le direzioni, la formazione di un campo elettrico che spinge, con un moto lento e ordinato, gli elettroni verso il polo positivo. A causa dell’accelerazione dovuta al campo elettrico, nei numerosi urti con gli ioni accade che gli elettroni perdano buona parte dell’energia acquistata dal campo elettrico e la cedano agli ioni, che aumentano la loro energia cinetica e si surriscaldano. La rapidità con la quale si realizza questa trasformazione è detta potenza dissipata che, in un resistore di resistenza R nel quale circola una corrente i, si calcola attraverso la formula P=Ri^2 e si misura in Watt. Essa è dunque direttamente proporzionale alla resistenza e al quadrate dell’intensità di corrente.
Dimostrazione
Abbiamo un resistore di resistenza R. Ai suoi capi il potenziale elettrico avrà valori V(A) e V(B). Il resistore è attraversato da una corrente i che, per la definizione dell’intensità di corrente, trasporta in un tempo Δt una carica q=iΔt. Quando una carica q si sposta da un punto a un altro tra i quali esiste una differenza di potenziale, il lavoro fatto dal campo elettrico è W= q(V(A)-V(B))= iΔt (V(A)-V(B)). La definizione di potenza è il rapporto tra il lavoro compiuto e il tempo impiegato (W/Δt). Quindi troviamo: P= W/ Δt = iΔt (V(A)-V(B))/ Δt= i(V(A)-V(B)). Per la prima legge di Ohm ΔV= V(A)-V(B)= Ri, quindi la formula diventa: P= i(V(A)-V(B)) = i x Ri = Ri^2

[giada]

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