ELETTRICIT

Spiegazione Microscopica della Legge di Ohm

La resistenza fornisce una misura dell’opposizione che presentano i corpi al passaggio della corrente elettrica. In assenza di forze elettriche gli elettroni sono soggetti solo al moto di agitazione termica. L’applicazione di un campo elettrico dovrebbe produrre un moto ordinato di traslazione lungo il conduttore; ma in realtà ogni elettrone non si muove liberamente perché urta contro gli ioni del reticolo cristallino moltissime volte al secondo:ad ogni urto l’elettrone cede allo ione l’energia cinetica acquistata e riparte con velocità quasi nulla. Comunque fra un urto e l’altro l’elettrone si muove lungo il conduttore nella direzione contraria al campo con una certa velocità media (velocità di trascinamento).

N.B. la velocità di trascinamento è opposta al campo in quanto la carica dell’elettrone è negativa


note sull'immagine:

  • Il moto degli elettroni è verso destra ma la direzione convenzionale della corrente I è verso sinistra.
  • Il polo positivo del generatore è a destra (non mostrato).
  • Gli elettroni urtano contro gli ioni del reticolo cristallino del conduttore ma intanto si muovono verso il polo positivo con una certa velocità (drift velocity).

Velocità di deriva degli elettroni in un conduttore

In assenza di campo elettrico il moto effettivo degli elettroni è di tipo browniano con velocità vb. La presenza di corrente elettrica in un conduttore ohmico implica una deriva degli elettroni con velocità vd media (velocità di deriva). Ovviamente il moto casuale non contribuisce alla corrente.

Nel caso che i portatori di carica siano gli elettroni:

  • la velocità di origine browniana media è dell'ordine di vb=106 m/s.
  • la velocità di deriva è dell'ordine di vd =10-2 m/s.

Il rapporto tra le due velocità risulta quindi molto piccolo, vd / vb = 10-8.
Nei conduttori ohmici il reticolo cristallino influenza in modo sensibile il moto degli elettroni, perché genera campi elettrici ionici che si oppongono al moto degli elettroni. Gli elettroni, negli urti con gli ioni del reticolo cristallino, cedono parte della loro energia all'ambiente circostante.

Con un'analogia di tipo macroscopico, tale moto assomiglia a quello di caduta di un corpo in un fluido, dove in aggiunta alla forza costante del peso, si sovrappone una forza di attrito viscoso che porta, in condizioni stazionarie, ad un moto con velocità costante (esperimento di Millikan).

INDICE
CORRENTE ELETTRICA
Corrente Elettrica
Intensità di Corrente
Corrente Continua
Carica Elettrica Elementare
Tensione o potenziale
Caduta di Tensione
Prima Legge di Ohm: Resistenza
Seconda Legge di Ohm: Resistività
Resistenza e Temperatura
Campo Elettrico in un Conduttore
Classificazione dei Conduttori
CIRCUITI ELETTRICI
Capitoli in formato Acrobat pdf
Capitolo I
Capitolo II




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