Se prendiamo due recipienti collegati tra loro come questi, e li riempiamo di acqua, possiamo osservare che finché il livello di acqua nei due vasi è lo stesso, l’acqua rimane immobile, vale a dire non c’è flusso di acqua tra un vaso e l’altro. Versiamo adesso dell’acqua in uno dei due recipienti. Così facendo andiamo a creare un dislivello di liquido tra i due vasi.
Subito dopo aver creato il dislivello possiamo osservare che il liquido comincia a scorrere finché un po’ dell’acqua che era in eccesso nel recipiente di sinistra non arriva in quello di destra e si ristabilisce l’equilibrio di liquido nei due vasi. Quello che abbiamo osservato nel passaggio da questa situazione a quest’altra è che un dislivello, cioè una differenza di altezza di liquido nei due vasi, genera una corrente di liquido. Supponiamo adesso che nei due recipienti sia inserito un tubo con una pompa che schematizziamo in questo modo.
Quello che fa la pompa è sottrare del liquido dal recipiente in cui il livello di liquido è più basso e condurre l’acqua fino al recipiente in cui il livello di liquido è più alto. Così facendo, se da un lato la corrente di acqua prodotta dal dislivello fa sì che continui ad inserirsi acqua nel recipiente con meno liquido, l’azione della pompa è tale da continuare a mandare acqua a questo recipiente in modo da permettere un flusso continuo di corrente di liquido. Prendendo spunto dal fatto che la corrente di liquido è dovuta alla differenza di quota nei due recipienti, o per meglio dire dalla differenza di potenziale gravitazionale, possiamo introdurre il concetto di corrente elettrica.
Al posto dei recipienti riempiti con del liquido consideriamo due conduttori come questi. Sappiamo che se i due conduttori non sono collegati tra loro e hanno potenziale elettrico diverso, tra essi c’è una certa differenza di potenziale delta V. Questa differenza di potenziale è assimilabile alla differenza di potenziale gravitazionale vista nel caso del liquido.
Se colleghiamo i due conduttori tramite un filo, anch’esso conduttore, quella stessa differenza di potenziale crea un campo elettrico che riesce a far compiere agli elettroni degli atomi presenti nel filo un moto ordinato. Quella che si determina in questo modo, in pratica, è la cosiddetta corrente elettrica. Nel caso che stiamo considerando, tuttavia, esattamente come avveniva con la corrente di liquido che cessava non appena il livello di liquido si trovava ad essere uguale nei due recipienti, quando il potenziale diventa lo stesso nei due conduttori per via del collegamento tramite filo di rame, succede che il campo elettrico si annulla ed il moto ordinato di carica, cioè la correte elettrica, cessa.
Per fare in modo, allora, che la corrente continui a circolare c’è bisogno di un apparecchio analogo alla pompa che permetta di ricreare sempre la differenza di potenziale o, per meglio dire, di mantenere la differenza di potenziale costante. Un dispositivo di questo tipo è chiamato generatore di tensione e l’esempio più classico di generatore di tensione è la pila. I poli della pila, infatti, hanno potenziale diverso ma, finché la pila è carica, questa differenza di potenziale si mantiene sempre costante.
Dal momento che la pila riesce ad assicurare il dislivello di potenziale, è lecito aspettarci un flusso continuo di carica all’interno di un conduttore che vada a collegare gli estremi della pila, in questo modo. Effettivamente, se tramite un filo di rame colleghiamo i poli della pila ai capi di una lampadina riusciamo ad osservare che la lampadina si accende e rimane accesa finché non si interrompe questo collegamento di conduttori che chiamiamo circuito. Quello che si verifica tanto all’interno del filo di rame quanto all’interno del filamento di tungsteno della lampadina, è un moto ordinato di cariche elettriche, dunque una corrente elettrica.
Ora che abbiamo in mente il concetto di corrente elettrica possiamo approfondirne alcune importanti caratteristiche. La prima di queste è l’intensità di corrente. Considerando una porzione come questa di filo conduttore, e supponendo che nel conduttore ci sia corrente elettrica, possiamo prendere in esame una certa quantità di carica delta Q che attraversa una sezione trasversale del filo conduttore in un certo intervallo di tempo delta t.
Il rapporto tra delta Q e delta t definisce l’intensità di corrente elettrica, che esprime appunto quanto è intensa, nel senso di quanto è grande la quantità di carica che attraversa in un certo intervallo di tempo una sezione di un conduttore. L’unità di misura di questa nuova grandezza, l’ampere, prende il nome dal matematico e chimico francese che, a cavallo tra diciottesimo e diciannovesimo secolo, fornì eccezionali contributi in materia di elettromagnetismo. 1 ampere, inoltre, è uguale al rapporto tra 1 coulomb (essendo il coulomb l’unità di misura della carica elettrica) ed 1 secondo (dove il secondo è chiaramente l’unità di misura del tempo).
Nella vita di tutti i giorni, tuttavia, è molto più tipico avere a che fare con dispositivi in cui l’amperaggio si trova espresso in sottomultipli dell’ampere come il milliampere o il microampere. Quello che si può verificare praticamente, ad esempio è che attraverso una sezione di un filo conduttore passi verosimilmente ogni minuto una quantità di carica pari a 0,36 C. In una situazione come questa l’intensità di corrente che attraversa il filo si calcola come il rapporto tra 0,36 C e i 60 secondi che compongono un minuto, e vale 6 milliampere.
Un’altra considerazione che riguarda la corrente elettrica è una doverosa convenzione riguardante il suo verso. Quando si parla di quantità di carica delta Q, infatti, si fa riferimento sia a cariche negative che a cariche positive. Il verso della corrente elettrica, per convenzione, appunto, è quello in cui si muovono le cariche positive.
Per quanto visto nel video sul potenziale, però, sappiamo che le cariche positive si muovono spontaneamente verso zone a potenziale minore. Ora, anche in un conduttore metallico siffatto in cui sono solo le cariche negative ad essere in movimento possiamo ragionare in termini di cariche positive e stabilire che il verso convenzionale della corrente è quello opposto rispetto a quello con cui si muovono le cariche negative, e cioè, appunto, questo qui. Dire che la corrente va verso destra, per quanto detto, significa del resto che i punti a potenziale minore verso i quali si muovono spontaneamente le cariche positive convenzionali sono questi.
Anche se consideriamo il filo conduttore del circuito che abbiamo introdotto prima, nel momento in cui ragioniamo in termini di cariche negative, all’interno del filo esse seguiranno questo percorso, sicché il verso convenzionale della corrente, che è associato a cariche positive convenzionali, è quello opposto che, ancora una volta, è rivolto verso il meno. Che si prendano in riferimento le cariche positive convenzionali o quelle negative, tuttavia, la peculiarità della corrente che circola in questo circuito è quella di fluire sempre in un unico verso come, per intenderci, in una strada a senso unico. Per via di tale caratteristica della corrente possiamo riferirci ad essa come corrente continua ed indicarla con la sigla DC che sta per “direct current”.
Un’altra sigla che si può trovare in alcuni apparecchi elettrici è AC, che sta per “alternating current” o corrente alternata. Questo nome deriva dal fatto che con una certa periodicità il verso della corrente si inverte, sicché la corrente non segue sempre lo stesso verso come nel caso della corrente continua, quanto appunto due versi opposti che vanno alternandosi. Un esempio di corrente alternata è quella che circola nella rete elettrica delle nostre case.
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