Animazioni sulla corrente elettrica

Nove animazioni sulle cariche in movimento: gli elettroni lentissimi dentro un filo, la legge di Ohm e la lampadina che non la rispetta, la resistenza di un filo, lampadine in serie e in parallelo, i nodi e le maglie di Kirchhoff, la pila che si scalda, l’acqua scaldata da una resistenza, gli apparecchi di casa e l’interruttore che scatta, il condensatore che si carica. Ognuna sta nella sua pagina: si apre, si muovono i cursori, e i numeri li calcola la scena.

La corrente elettrica Gli elettroni dentro un filo di rame Gli elettroni liberi del rame si agitano velocissimi in tutte le direzioni; la corrente li fa scivolare tutti insieme, lentissimi, pochi centesimi di millimetro al secondo. La legge di Ohm La legge di Ohm (e la lampadina che non la rispetta) Si alza la tensione e si misura la corrente: per un resistore il grafico è una retta, V / I resta costante. Per la lampadina no: il filamento si scalda e la resistenza cresce. La resistività La resistenza di un filo: R = ρ L / A Un filo più lungo resiste di più, uno più grosso di meno; e il materiale conta: il nichel-cromo resiste sessanta volte più del rame. Serie e parallelo Lampadine in serie e in parallelo In serie le lampadine si dividono la tensione e fanno luce debole; in parallelo ognuna ha tutta la tensione. Svitandone una, in serie si spengono tutte. Le leggi di Kirchhoff Le leggi di Kirchhoff: nodi e maglie Due pile e tre resistori: in ogni nodo la corrente che entra è uguale a quella che esce, e in ogni maglia le tensioni si compensano. Il generatore reale Il generatore reale: la resistenza interna Una pila vera ha una resistenza interna: più corrente eroga, più la tensione ai morsetti scende. La potenza data al carico è massima quando R = r. L’effetto Joule L’effetto Joule: una resistenza che scalda l’acqua Una resistenza immersa nell’acqua: l’energia elettrica diventa calore, P = R I². Il termometro sale, tanto più in fretta quanto maggiore è la potenza. L’impianto elettrico L’impianto di casa: gli apparecchi in parallelo Accendendo un apparecchio dopo l’altro la corrente nella linea cresce: ogni apparecchio ha i suoi 230 V, ma l’interruttore magnetotermico scatta oltre 16 A. Il circuito RC Carica e scarica di un condensatore Un condensatore si carica attraverso un resistore: la tensione sale in fretta e poi sempre più piano. Dopo un tempo τ = R C è al 63 %.