Questione di energia

[Tignoso]

Gentile prof. Martini,
sono uno studente alle prime armi con l'Elettrotecnica, neo iscritto al Suo forum.
Innanzitutto complimenti per il portale, a mio parere davvero ben tenuto e di buoni contenuti.
Essendo ancora poco addentrato nella materia, ho una serie di dubbi circa le questioni energetiche alla base del passaggio di corrente in un circuito. Vorrei pertanto porLe delle domande sull'argomento, e Le chiedo sin da ora una discreta dose di pazienza se queste potranno sembrarLe sciocche, come forse sono. Più che domande convenzionali, vorrei riportarLe ciò che credo di aver capito e man mano i quesiti relativi.
Allego l'immagine di un circuito elementare di riferimento .

Alla chiusura del circuito, un Coulomb di carica positiva che chiamerò Q esce convenzionalmente dal polo positivo passando attraverso i punti A, B, C, il carico e i punti D, E ed F del circuito per tornare al polo negativo.
Il generatore di tensione ha effettuato un lavoro per separare internamente questa carica positiva da quelle negative e questo lavoro si ritrova ora sottoforma di energia potenziale della carica stessa. Sempre convenzionalmente, Q uscirà quindi dal morsetto positivo sfruttando questa energia per raggiungere quello negativo attraverso il filo conduttore.
La F.E.M. del generatore fornisce una energia potenziale tale da creare una d.d.p tra i suoi morsetti di 100 V.
PRIMA DOMANDA: Se Q , appena prima di uscire dal morsetto positivo, ha un'energia di 100 J, è vero che attraversando la resistenza interna del conduttore arriva al punto A con un'energia potenziale inferiore (supponiamo 98 J) ? Se è così, sarebbe lecito dire che la tensione nel punto A è di 98 V?
Superato il punto A, Q prosegue il suo cammino acquistando energia cinetica e perdendo energia potenziale. Arrivata a B, per lo stesso motivo di prima si potrebbe dire che la tensione nel punto B è ancora inferiore rispetto al punto A oppure si considerano punti allo stesso potenziale?
Una grossa fetta di energia Q la perderà passando attraverso il carico, dopodichè tornerà al morsetto negativo passando prima per i punti D, E ed F. Mi chiedo: all'arrivo, Q ha perso COMPLETAMENTE la sua energia potenziale? E che succede quando Q giunge al morsetto negativo? Si riaggrega ad una carica negativa ristabilendo l'equilibrio atomico per poi essere nuovamente separata da essa dal lavoro del generatore (sempre tenendo conto del verso convenzionale della corrente piuttosto che di ciò che realmente avviene a livello elettronico)?
Ai fini dell'esame di Elettrotecnica forse questo genere di questioni di tipo energetico possono non influire molto, ma sarei davvero curioso di sapere ciò che accade a questo livello un po' più...interno.
La ringrazio di cuore,
Tignoso

[admin]

Si in pratica a tutte le risposte che ti sei dato. L'unica differenza, rispetto a ciò che realmente avviene fisicamente, è che a spostarsi, nei conduttori, non sono le cariche positive ma quelle negative, cioè gli elettroni

[Tignoso]

Grazie per la conferma.
Tuttavia, andando avanti con lo studio, ho "capito di non aver capito".
Citando l'Olivieri-Ravelli in relazione alla mia figura:
"A circuito aperto non circola corrente, e tra i morsetti A e F del generatore si ha una d.d.p. pari alla f.e.m. del generatore
ovvero Uaf = E. Si immagini di chiudere il circuito. Si stabilisce una corrente I la quale circola nel verso convenzionale dal morsetto positivo A verso il negativo F lungo il circuito esterno di resistenza R (nell'immagine è il carico), per chiudersi da F verso A nel circuito interno di resistenza Ri. E' evidente che quando il generatore eroga la corrente I la resistenza interna Ri provoca, per la legge di Ohm, una caduta di tensione Ri*I che si manifesta con una diminuzione della tensione disponibile fra i poli del generatore, data ora da Uaf = E - Ri*i....... "
Ma come? La corrente circola DENTRO il generatore?!? Credevo che il generatore non facesse altro che separare le cariche positive dalle negative, creando quindi le condizioni per il passaggio di corrente nel CAVO CONDUTTORE, non nel generatore stesso....
Anche perché, se c'è passaggio di cariche dentro il generatore e quest'ultimo deve fornire l'energia potenziale ad ogni singola carica, dove prendono le cariche l'energia per fare tutto il giro del cavo conduttore?
Per farla breve, non mi è chiaro quello che accade (a circuito chiuso) al nostro famoso Coulomb di carica quando raggiunge il terminale negativo del generatore: lei mi ha confermato che esso ha ormai perso tutta la sua energia cinetica, quindi per rifare il giro del circuito dovrà riprendere energia potenziale dal lavoro di separazione di cariche fatto dal generatore: come può esserci allora una corrente che va da F ad A? Come fa una carica a passare dentro il generatore?
Doubts in progress.....

[admin]

[..]
Ma come? La corrente circola DENTRO il generatore?!?

E cos'altro dovrebbe succedere? Le cariche partite da un morsetto ed arrivate all'altro, cosa dovrebbero fare? Sparire? Bypassare il generatore? Continuare ad accumularsi sul terminale?

Credevo che il generatore non facesse altro che separare le cariche positive dalle negative, creando quindi le condizioni per il passaggio di corrente nel CAVO CONDUTTORE,

credevi giusto

non nel generatore stesso....

e per quale motivo?

Anche perché, se c'è passaggio di cariche dentro il generatore e quest'ultimo deve fornire l'energia potenziale ad ogni singola carica,

ed è proprio ciò che fa il generatore, che non fornisce solo l'energia potenziale per essere attraversato lui stesso dalle cariche, ma anche quella per far loro attraversare il circuito esterno. Tale energia per unità di carica è proprio la E, forza elettromotrice del generatore

dove prendono le cariche l'energia per fare tutto il giro del cavo conduttore?

Dall'esterno, cioè dalla fonte primaria di energia: termica, chimica, meccanica quindi petrolio, gas, carbone, vento, sole ecc.

Per farla breve, non mi è chiaro quello che accade (a circuito chiuso) al nostro famoso Coulomb di carica quando raggiunge il terminale negativo del generatore: lei mi ha confermato che esso ha ormai perso tutta la sua energia cinetica, quindi per rifare il giro del circuito dovrà riprendere energia potenziale dal lavoro di separazione di cariche fatto dal generatore: come può esserci allora una corrente che va da F ad A? Come fa una carica a passare dentro il generatore?
Doubts in progress.....

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Il generatore elettrico è, come detto, un separatore di cariche: una pompa, in pratica, per le cariche elettriche. Come una pompa per l'acqua fa muovere l'acqua presente nelle tubazioni attraverso le tubazioni e se stessa, così il generatore elettrico fa muovere le cariche libere presenti nei conduttori

[Tignoso]

Però continua a mancarmi il tassello di ciò che succede al Coulomb di carica tra il momento in cui arriva ad F ormai privato completamente della sua energia cinetica al momento in cui la riacquista uscendo di nuovo dal morsetto A....
Ad ogni modo, grazie di nuovo, non le romperò più le scatole su questo argomento.
Anche perché ho il dubbio che io stia cercando una spiegazione più dal punto di vista della chimica/fisica di un generatore che di quello elettrotecnico.
Arrivederci

[mir]

Forse il "tassello" che manca è il concetto di "forza elettromotrice di un generatore", chè esattamente quella che compie il lavoro per spostare le cariche elettriche, e dipende dalla natura del generatore .

[admin]

Però continua a mancarmi il tassello di ciò che succede al Coulomb di carica tra il momento in cui arriva ad F ormai privato completamente della sua energia cinetica al momento in cui la riacquista uscendo di nuovo dal morsetto A....

E cosa succede al kg d'acqua che arriva all'ingresso della pompa, passa attraverso la pompa e, ed esce dalla pompa?

Ad ogni modo, grazie di nuovo, non le romperò più le scatole su questo argomento.

Se considerassimo le domande una rottura di scatole, potremmo rimediare chiudendo il forum. Nessuno ci impone di rispondere, nemmeno chi fa la domanda.

Anche perché ho il dubbio che io stia cercando una spiegazione più dal punto di vista della chimica/fisica di un generatore che di quello elettrotecnico

Qui è inevitabile la domanda: qual è la differenza tra il punto di vista fisico/chimico ed il punto di vista elettrotecnico?

[RenzoDF]

Come andiamo a Inglese

ci sarebbe un interessantissimo video, che affronta in modo semplificato il generatore chimico di forza elettromotrice
... , ai raggi x, spiegando cosa succede all'interno della batteria

http://ocw.mit.edu/OcwWeb/Physics/8-02E ... mbed10.htm

purtroppo i sottotitoli sono "in inglese" ma possono aiutare.

[Tignoso]

Con tutto il rispetto.....se ogni volta che faccio una domanda mi si risponde con un'altra domanda, i dubbi tendono a rimanere....
Ad ogni modo, credo che il nocciolo della questione sia quanto ha detto mir, ovvero che non ho ben chiaro come agisce il generatore per stabilire una forza elettromotrice tra sue cariche e, di conseguenza, non riesco a figurarmi le cause e le modalità dal moto delle cariche stesse all'interno del generatore.
Riguardo alla questione se questi aspetti siano più chimici o elettrotecnici, ho detto quella frase solo perché finora non mi è capitato di trovare su un libro di elettrotecnica i dettagli interni di funzionamento di un generatore. Ho supposto allora che questo tipo di argomenti fossero pertinenza maggiormente della chimica, ma di certo non ho al momento le competenze per metterci la mano sul fuoco

[mir]

In Elettrotecnica si considerano (o si possono considerare) diverse tipologie di "generatori elettrici",tra i quali le Pile e gli accumulatori, presumo che sul testo di Elettrotecnica che stai Utilizzando ci sia un capitolo ad essi dedicato, magari con i dettaggli di funzionamento chimico/fisici.....