Tensione

[rick_the_keybman]

Salve prof Martini,
lei scrive che la corrente e' il movimento di cariche libere in un conduttore, benissimo. Per quanto riguarda la tensione viene tirata in ballo l'energia, non capisco questa cosa: sembrerebbe come se una singola carica potesse trasportare una quantita di energia, ma cosa vuol dire esattemente questo? Io la tensione la vedo piu' come un accumulo di cariche in un determinato punto di un conduttore rispetto ad un riferimento ( la massa ) , e le cariche si mettono in moto per la forza di attrazione creata dalla non uniformita' delle cariche nel materiale , sbaglio?

A questo punto non capisco il concetto di energia come va inteso.

Grazie !

P.S. essendo la corrente un conseguenza della tensione , dovrebbe aumentare all'aumentare delle tensione: come e' possibile che si possano avere 5V a 4 ampere per esempio, e 220 V a 1/2 ampere ?

[357gre]

Ciao . premesso che un accumulo di cariche su un polo, fisico, si può avere solo nel caso di generatore in corrente continua oppure in una qualche macchina simile a quella naturale che genera i fulmini, passiamo a considerare il condetto di carica.
Abbiamo un'esperienza visiva e anche tattile della carica quando prendiamo la scossa camminando sulla moquette, scendendo dalla macchina o sfilandoci il maglione.
tutti gli effetti che ce la fanno percepire sono legati al suo spostamento a una velocità neanche tanto elevata. Quello che invece è insito nella carica, è il suo essere sede di un campo elettrico. In un materiale neutro, anche se conduttore tali campi si elidono a vicenda nella configurazione atomica stabile per ciascun materiale. Inoltre si consideri che tale campo elettrico si propaga nell'intorno della carica alla velocità della luce.
Ora qualcuno ad un certo punto scopre (per caso?) che certi materiali hanno ha disposizione delle cariche negative che pur rientrando nel computo per il bilanciamento di quelle positive non hanno una collocazione stabile nell'architettura dell'edificio atomico. poi scopre(sempre per caso?) che usando l'energia di una razione chimica è possibile far unzionare un motore capace di prendere queste cariche, di stiparle e tenerle in posizione dove loro naturalmente non potrebbero stare. A quel punto chi ha scoperto queste cose non pretende certo di scoprire anche la tensione ma purtroppo per lui di nome fa Volta e questo gli tocca in sorte: le cariche sono state trasportate e accumulate ma non rimangono li perché vi sono confinate come nel caso dell'elettricità statica per strofinio ma perché io spendo energia per tenercele. Questa energia in parte si dissipa negli attriti ma per la maggior parte diventa energia di stato della carica simile a quella posseduta da una zappa sollevata che può in qualunque momento trovare il modo di precipitare verso il terreno attirata dalla gravità. Infatti a differenza della zappa che non libera questa energia finché non va a contatto del terreno, la carica ha la capacità di trasferire questa energia a un luogo lontano utilizzando come autostrada proprio il campo elettrico di cui si diceva. quindi ricapitolando la tensione ci dà la misura di quanta energia io posso trasferire a distanza verso le cariche libere che si trovano ad esempio nel rame dell'avvolgimento del motore della lavatrice di casa mia. il numero di cariche di questo tipo che sono disponibili è elevatissimo; l'attrito o l'impedenza di un circuito standard limitano però, anche in relazione alla tensione applicata, la corrente. Infatti l'aumento esponenziale delle perdite per attrito (PWa=R*I^2), il conseguente aumento lineare di questo attrito con il calore e l'inevitabile fusione conseguente non permettono se non in via teorica di sfruttare al massimo le cariche libere.
Allora possimo definire l'energia, sulla quale chiedi chiarimenti, non come quella trasportata da ciascuna carica ma quella che un certo numero di cariche locali possono prendere, quasi istantaneamente, dal campo elettrico che si produce nell'alternatore distante anche 1000 km per effetto di iterazioni tra altre cariche fisse immerse in un campo magnetico mobile. Questo avviene normalmente per la corrente detta alternata .

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Per quanto riguarda la tensione viene tirata in ballo l'energia, non capisco questa cosa

Il volt è, per definizione, joule diviso coulomb ed il joule è l'unità di misura dell'energia.

come e' possibile che si possano avere 5V a 4 ampere per esempio, e 220 V a 1/2 ampere ?

Un effetto è proporzionale alla causa che lo produce ma l'entità dell'effetto dipende dal mezzo su cui la causa agisce. Se si appoggia un chilogrammo su un piccolo elastico teso tra due punti, la deformazione (freccia) dell'elastico è di parecchi centimetri; se su una trave in cemento armato è appoggiato il peso di un quintale, la freccia è sicuramente inferiore, sebbene la causa sia cento volte maggiore.