1. Un conduttore è percorso da una corrente i = 3,2 µA.
    Il numero di elettroni che attraversa una sezione trasversale qualsiasi del conduttore in 100 s è:

a) 5,1*10^-23

b) 5,1*10^15

c) 2,0*10^15

d) 2,0*10^-23.

(Indicare la risposta corretta e giustificarla).

i = 3,2 * 10^-6 A = 3,2 * 10^-6 C/s

e- = 1,602 * 10^-19 C (carica di un elettrone).

i / e = numero di elettroni /secondo;

3,2 * 10^-6 / 1,602 * 10^-19 = 2,0 * 10^13 elettroni/s;

N (in 100 secondi) = 2,0 * 10^13 * 100  = 2,0 * 10^15 elettroni ;

risposta c).

 

2.  Un filo elettrico è attraversato da 6,0 * 10^18 elettroni in un minuto.

  • Qual è l’intensità di corrente che attraversa il filo?
  • Quanta carica attraversa il filo elettrico in un giorno?

risultati:  16 mA ; 1,4 * 10^3 C;

i = Delta Q / Delta t

 
DeltaQ = n * e = 6,0 * 10^18 * 1,602 * 10^-19 Coulomb.
 
DeltaQ = 0,96 Coulomb
 
Deltat = 1 minuto * 60 s;
i = 0,96 / 60 = 0,016 A = 16 milliA;
 
 
Carica in un giorno:
DeltaQ = i * t
 
t = 24 h * 3600 s = 86400 s
 
Delta Q = 0,016 * 86400 = 1382 C = 1,4 * 10^3 C.
 

 

L’intensità di corrente nei conduttori solidi
L’intensità di corrente elettrica è uno spostamento ordinato di cariche elettriche che si ha in un conduttore quando ai suoi estremi viene applicata una d.d.p.

L’ intensità di corrente è la quantità di carica che attraversa la sezione di un conduttore in un secondo; 

      i = Δq/Δt

( E’  la derivata prima, rispetto al tempo della funzione q(t)) .

E’  una grandezza fisica, la sua unita’ di misura è l’ Ampere (A). (Nel sistema internazionale è una misura fondamentale, come il metro, il kg, il secondo). 1 A = 1 C/1sec. I portatori di carica in un metallo sono gli elettroni esterni degli atomi: questi elettroni, delocalizzati, sono liberi di muoversi da un atomo all’ altro. Invece gli ioni positivi occupano i nodi del reticolo cristallino e possono compiere piccole oscillazioni intorno alla posizione di equilibrio, per agitazione termica, ostacolano quindi il moto delle cariche e sono responsabili della resistenza elettrica  R che gli elettroni incontrano quando si muovono all’interno di un conduttore. Gli elettroni si muovono da punti a potenziale minore, verso punti a potenziale maggiore, in verso contrario al campo (dal – al +).  Per convenzione invece il verso della corrente è quello dal + al – , come se fossero cariche positive a spostarsi. Questo perchè, quando si cominciò a studiare le correnti, non si conosceva ancora l’ esistenza dell’ elettrone, scoperto da    Joseph John Thomson (1856-1940), intorno al 1897. Ebbe il premio Nobel nel 1906.

 

verso convenzionale della intensità di corrente.

 

 

circuitoelettrico1

3) Calcolare il valore dell’intensità di corrente i che scorre in un conduttore dove la velocità di deriva dei portatori di carica (elettroni) è:

vd =2 * 10^-4 m/s e la sezione circolare è S = 5 mm^ 2. [Si ipotizzi che la densità di portatori sia pari a n = 5 * 10^28 elettroni / m^3 ].

i = Q / t = Coulomb/s;

i = e * n * A * vd;

e = 1,602 * 10^-19 C.

e * n = Carica /m^3 = Q/m^3 = Coulomb/m^3

A * vd = Volume/secondo = m^3/s;

i = C / m^3 *  (m^3/s) = C / s = Ampére.

A = 5 mm^2 = 5 * 10^-6 m^2.

i = 1,602 * 10^-19 * 5 * 10^28 * (5 * 10^-6) * 2 * 10^-4;

i = 8,1 A.