Differenza di potenziale in un filo di collegamento

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AxxMan
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Differenza di potenziale in un filo di collegamento

Messaggio da AxxMan » 27 lug 2010, 13:05

Ho un problema con i circuiti, non riesco a spiegarmi un'apparente contraddizione. Prendiamo un semplice circuito con una batteria e una resistenza, in cui la potenza erogata dalla batteria equivale a quella dissipata dalla resistenza per la conservazione dell'energia. Ora, come suggerisce la teoria, cioè supponendo che non ci sia differenza di potenziale tra le estremità di ciascun filo perchè i fili ideali hanno resistenza nulla, e quindi che il campo sia nullo lungo i fili, come fa una carica privata della sua energia nella resistenza a tornare alla batteria? E' pur vero che per percorsi chiusi in presenza di forze conservative il lavoro necessario è nullo, però se la carica è dotata di energia cinetica e questa energia la perde nella resistenza, poi come fa a finire il giro? Sono sicuro di aver tralasciato qualche particolare, illuminatemi e perdonate la mia ottusità
Edit: stavo pensando che il lavoro svolto dalla batteria non conferisce energia cinetica ma è solo quello necessario per passare da un potenziale minore a uno maggiore, e l'energia cinetica è associata alla corrente, che è uguale in tutto il circuito... E quindi questa corrente come si genera? Ci dev'essere un campo associato alla differenza di potenziale tra i due poli della batteria, ma se questo campo è uniforme allora la differenza di potenziale dovrebbe essere proporzionale alla distanza tra due punti, e quindi ci dovrebbe essere ddp tra due punti in un filo. Mi sto un po' perdendo...

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Falco5x
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Re: Differenza di potenziale in un filo di collegamento

Messaggio da Falco5x » 27 lug 2010, 13:45

Non è vero che alla fine del giro gli elettroni hanno perso tutta la loro energia.
Di solito l'energia cinetica degli elettroni in un circuito si trascura, semplicemente perché resta sempre la stessa, o comunque è minima rispetto all'energia in gioco nei resistori. Mi spiego.
La velocità media degli elettroni è proporzionale alla densità di corrente e quindi alla corrente, se la sezione è uniforme. Dunque supponendo per semplicità che il resistore sia un filo avente la stessa sezione dei fili ideali che lo collegano alla batteria, essendo la corrente uniforme in tutto il circuito, anche la velocità media degli elettroni è sempre la stessa e quindi la loro energia cinetica non cambia, dunque non c'è energia trasferita dalla batteria a vantaggio dell'energia cinetica. L'energia generata dalla batteria è invece perduta per effetto joule nel resistore, cioè gli elettroni sbattono continuamente contro il reticolo cristallino del resistore mettendolo in vibrazione e aumentandone la temperatura. Dopo ogni urto un elettrone riparte con le velocità più diverse in relazione alle caratteristiche dell'urto, però mediamente la velocità dopo ogni urto e prima del successivo è sempre la solita velocità media; dunque alla fine del resistore gli elettroni, con velocità di uscita che è sempre uguale alla solita velocità media, imboccano l'ultimo conduttore e per inerzia giungono al polo della batteria.

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Re: Differenza di potenziale in un filo di collegamento

Messaggio da AxxMan » 27 lug 2010, 13:54

Tutto giusto, e infatti avevo editato perchè ci avevo pensato anche io... Però ancora qualcosa non mi torna: quando si forma il circuito la batteria presenta una differenza di potenziale tra i suoi due poli, è ciò induce la corrente. Associato alla differenza di potenziale tra i due poli ci dovrebbe essere un campo, ma se c'è un campo, seppur uniforme, la differenza di potenziale lungo il percorso non può essere nulla no? Può darsi che il campo si annulli dopo che è stata raggiunta una certa velocità corrispondente ad una certa corrente? se sì perchè?

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Falco5x
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Re: Differenza di potenziale in un filo di collegamento

Messaggio da Falco5x » 27 lug 2010, 16:52

Appena attaccata la batteria il primo elettrone libero del filo accanto al polo positivo entra nel polo positivo. Libera dunque il posto accanto al suo protone, per cui il protone attira un altro elettrone libero più a monte, e così via finché l'ultimo elettrone del circuito ha lasciato libero il protone più prossimo al polo negativo della batteria che gli regala un elettrone.
In questa fase di instaurazione del movimento, nel filo superconduttore il campo c'è finché c'è possibilità di accelerare gli elettroni. Insomma all'accensione del circuito la differenza di potenziale è temporaneamente presente anche ai capi del filo superconduttore, però per un tempo piccolissimo. Finita questa prima fase di instaurazione del movimento, e quindi raggiunta la velocità di regime, l'energia cinetica degli elettroni resta costante; dunque a regime la caduta di potenziale sta solo nel resistore.

AxxMan
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Re: Differenza di potenziale in un filo di collegamento

Messaggio da AxxMan » 27 lug 2010, 19:25

Capito, grazie mille :D

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