Corrente Elettrica

I materiali conduttori solidi sono costituiti da un reticolo spaziale ai cui vertici si trovano gli ioni positivi, e al cui interno si muovono gli elettroni liberi. In un metallo questi sono gli unici portatori mobili di carica. Il moto degli elettroni liberi in un conduttore in equilibrio elettrostatico, è completamente disordinato. In qualsiasi volume V, piccolo su scala macroscopica, ma contenente un numero N di elettroni abbastanza elevato, la velocità media è nulla; Vm = 1 εi Vi = 0 N dove Vi sono le velocità dei singoli elettroni. Per cui non esiste una direzione di moto preferenziale per gli elettroni. Mettendo a contatto due conduttori, C1 e C2 isolati, a potenziali V1 e V2 diversi, si raggiunge una condizione di equilibrio in cui entrambi i conduttori si portano alla stesso potenziale V. Nel processo un certo numero di elettroni passa dal conduttore a potenziale minore a quello maggiore, sotto l’azione del campo elettrico E, dovuto alla differenza di potenziale ∆V. Questo moto ordinato di elettroni in una certa direzione costituisce una corrente elettrica, e il fenomeno è un esempio di conduzione elettrica. In questo caso specifico, la corrente elettrica dura un tempo molto breve. Affinché il fenomeno duri più a lungo, è necessario avere un dispositivo capace di mantenere una d.d.p. e quindi un campo elettrico tra due conduttori a contatto, ovvero tra due punti di uno stesso conduttore. In questo modo si istaura una corrente elettrica stabile, in un regime di equilibrio dinamico e non più di equilibrio elettrostatico. Un qualsiasi dispositivo con le caratteristiche appena descritte è definito generatore di forza elettromotrice (f.e.m.). Il lavoro necessario per mantenere un moto ordinato di cariche in un circuito chiuso, è ottenuto dalla trasformazione di energia meccanica in energia elettrica. Il simbolo usato per i generatori è: Sono molto importanti nella tecnologia elettronica i semiconduttori, i quali sono materiali solidi isolanti, nei quali con un trattamento opportuno è possibile avere portatori di carica dei due segni, e mantenere quindi una corrente elettrica se viene applicata una d.d.p. In tutti i casi di conduzione elettrica, il moto delle cariche è ostacolato dal mezzo in cui avviene il moto, a l’analisi di questo fatto porta al concetto di resistenza del conduttore. E’ allora sempre necessaria la spesa di un lavoro per vincere le forze che si oppongono al passaggio di corrente, lavoro che come abbiamo già notato è ottenuto a spese dell’energia interna del generatore di f.e.m. L’unica eccezione si ha in alcuni metalli puri e leghe metalliche a temperature vicine allo zero assoluto, e si parla di superconduttività: una corrente elettrica può essere mantenuta in essi per tempi molto lunghi, senza spesa di potenza. CORRENTE ELETTRICA Supponiamo che in una certa regione di spazio di un conduttore, ci siano n portatori di carica e per unità i volume, e ch Continua »