Che cos’è la corrente elettrica: le basi

Il tutorial sulla corrente elettrica include:
Che cos’è la corrente elettrica Unità di corrente – Ampere AC & DC

La corrente elettrica è uno dei concetti più basilari che esistono nella scienza elettrica ed elettronica – la corrente elettrica è al centro della scienza dell’elettricità.

Che si tratti di una stufa elettrica, di un grande sistema di rete elettrica, di un telefono cellulare, di un computer, di un nodo di sensori a distanza o altro, il concetto di corrente elettrica è centrale per il suo funzionamento.

Tuttavia la corrente in quanto tale non può essere vista normalmente, anche se i suoi effetti possono essere visti, sentiti e percepiti continuamente, e di conseguenza è talvolta difficile ottenere una visione di ciò che è realmente.

Definizione di corrente elettrica

La grandezza della corrente elettrica è misurata in coulomb al secondo, l’unità comune per questo è l’Ampere o amp che è indicato dalla lettera ‘A’.

L’Ampere o amp è ampiamente usato nella tecnologia elettrica ed elettronica insieme ai moltiplicatori come milliampere (0.001A), microampere (0.000001A), e così via.

Il flusso di corrente in un circuito è normalmente designato dalla lettera ‘I’, e questa lettera è usata in equazioni come la legge di Ohms dove V=I⋅R.

Cos’è la corrente elettrica: le basi

Il concetto base della corrente è che è il movimento degli elettroni all’interno di una sostanza. Gli elettroni sono particelle minuscole che esistono come parte della struttura molecolare dei materiali. A volte questi elettroni sono tenuti strettamente all’interno delle molecole e altre volte sono tenuti sciolti e sono in grado di muoversi intorno alla struttura relativamente liberamente.

Un punto molto importante da notare sugli elettroni è che sono particelle cariche – portano una carica negativa. Se si muovono, allora una quantità di carica si muove e questo è chiamato corrente.

Vale anche la pena notare che il numero di elettroni in grado di muoversi governa la capacità di una particolare sostanza di condurre elettricità. Alcuni materiali permettono alla corrente di muoversi meglio di altri.

Il movimento degli elettroni liberi è normalmente molto casuale – è casuale – tanti elettroni si muovono in una direzione quanti in un’altra e come risultato non c’è un movimento complessivo di carica.

Se una forza agisce sugli elettroni per spostarli in una particolare direzione, allora andranno tutti alla deriva nella stessa direzione, anche se ancora in modo un po’ casuale, ma c’è un movimento complessivo in una direzione.

La forza che agisce sugli elettroni è chiamata forza elettromotrice, o EMF, e la sua quantità è la tensione misurata in volt.

Per capire meglio cos’è la corrente e come agisce in un conduttore, la si può paragonare al flusso dell’acqua in un tubo. Ci sono delle limitazioni a questo paragone, ma serve come illustrazione di base della corrente e del flusso di corrente.

La corrente può essere considerata come l’acqua che scorre in un tubo. Quando la pressione è posta su un’estremità, costringe l’acqua a muoversi in una direzione e a scorrere attraverso il tubo. La quantità di flusso d’acqua è proporzionale alla pressione esercitata sull’estremità. La pressione o la forza posta sull’estremità può essere paragonata alla forza elettromotrice.

Quando la pressione viene applicata al tubo, o l’acqua viene fatta scorrere come risultato di un rubinetto aperto, allora l’acqua scorre praticamente istantaneamente. Lo stesso vale per la corrente elettrica.

Per avere un’idea del flusso di elettroni, ci vogliono 6,24 miliardi, miliardi di elettroni al secondo per scorrere per una corrente di un ampere.

Corrente convenzionale e flusso di elettroni

C’è spesso un sacco di malintesi sul flusso di corrente convenzionale e sul flusso di elettroni. Questo può essere un po’ confuso all’inizio, ma è davvero molto semplice.

Le particelle che portano la carica lungo i conduttori sono elettroni liberi. La direzione del campo elettrico all’interno di un circuito è per definizione la direzione in cui vengono spinte le cariche positive di prova. Così, questi elettroni caricati negativamente si muovono nella direzione opposta al campo elettrico.

Questo è avvenuto perché le prime indagini sulle correnti elettriche statiche e dinamiche erano basate su ciò che oggi chiameremmo portatori di carica positiva. Ciò significa che la convenzione iniziale per la direzione di una corrente elettrica fu stabilita come la direzione in cui si sarebbero mosse le cariche positive. Questa convenzione è rimasta ed è usata ancora oggi.

In sintesi:

• Flusso di corrente convenzionale: Il flusso di corrente convenzionale va dal terminale positivo a quello negativo e indica la direzione in cui scorrerebbero le cariche positive.
• Flusso di elettroni: Il flusso di elettroni è dal terminale negativo a quello positivo. Gli elettroni sono caricati negativamente e sono quindi attratti verso il terminale positivo come le cariche diverse si attraggono.

Questa è la convenzione che viene usata globalmente fino ad oggi, anche se può sembrare un po’ strana e superata.

Velocità del movimento dell’elettrone o della carica

La velocità di trasmissione della corrente elettrica è molto diversa da quella del movimento effettivo dell’elettrone. L’elettrone stesso rimbalza nel conduttore, e probabilmente avanza lungo il conduttore solo al ritmo di pochi millimetri al secondo. Questo significa che nel caso della corrente alternata, dove la corrente cambia direzione 50 o 60 volte al secondo, la maggior parte degli elettroni non esce mai dal filo.

Per fare un altro esempio, nel quasi vuoto all’interno di un tubo catodico, gli elettroni viaggiano in linee quasi diritte a circa un decimo della velocità della luce.

Effetti della corrente

Quando una corrente elettrica scorre attraverso un conduttore ci sono una serie di segni che dicono che sta scorrendo una corrente.

• Il calore viene dissipato: Forse il più ovvio è che viene generato calore. Se la corrente è piccola, allora la quantità di calore generato sarà probabilmente molto piccola e potrebbe non essere notata. Tuttavia, se la corrente è più grande, allora è possibile che si generi una notevole quantità di calore. Un fuoco elettrico è un primo esempio che mostra come una corrente causa la generazione di calore. La quantità effettiva di calore è governata non solo dalla corrente, ma anche dalla tensione e dalla resistenza del conduttore.
• Effetto magnetico: Un altro effetto che può essere notato è che si crea un campo magnetico intorno al conduttore. Se una corrente scorre nel conduttore, allora è possibile rilevarlo. Mettendo una bussola vicino a un filo che trasporta una corrente continua ragionevolmente grande, l’ago della bussola può essere visto per essere deviato. Si noti che questo non funzionerà con la rete elettrica perché il campo è alternato troppo veloce per l’ago di rispondere e i due fili (vivo e neutro) vicini insieme nello stesso cavo annullerà il campo.
  Il campo magnetico generato da una corrente è messo a buon uso in un certo numero di aree. Avvolgendo un filo in una bobina, l’effetto può essere aumentato, e si può fare un elettromagnete. I relè e una miriade di altri oggetti utilizzano questo effetto. Anche gli altoparlanti usano una corrente variabile in una bobina per provocare vibrazioni in un diaframma che permettono alle correnti elettroniche di essere convertite in suoni.

Come misurare la corrente

Un aspetto importante della corrente è conoscere la quantità di corrente che può scorrere in un conduttore. Poiché la corrente elettrica è un fattore chiave nei circuiti elettrici ed elettronici, sapere quale corrente sta scorrendo è molto importante.

Ci sono molti modi diversi per misurare la corrente. Uno dei più semplici è quello di utilizzare un multimetro.

Anche se ci sono altri metodi di misurazione della corrente, questo è il più comune.

La corrente è uno degli elementi più importanti e fondamentali nella tecnologia elettrica ed elettronica. La corrente che scorre in un circuito può essere usata in vari modi, dalla generazione di calore alla commutazione dei circuiti, o alla memorizzazione di informazioni in un circuito integrato.

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