Effetto Joule.
Diversi elettrodomestici come il tostapane e il ferro da stiro, una volta collegati alla presa della corrente, si riscaldano notevolmente. Qual è la spiegazione di questo fenomeno?
 |  |
Sappiamo che l’energia non si crea dal nulla. Vediamo allora in quale maniera si ottiene l’energia termica finale a partire da quella elettrica iniziale.
Nel generatore le cariche acquistano energia potenziale e nel conduttore collegato al generatore stesso, gli elettroni, a causa delle forze del campo elettrico, si mettono in movimento, per cui la loro energia potenziale inizia a trasformarsi in energia cinetica. Tuttavia, gli elettroni non si spostano in uno spazio vuoto. Considerata la struttura del conduttore, dopo un percorso più o meno breve essi urtano contro gli ioni del reticolo cristallino, i quali accrescono così la loro energia di oscillazione a scapito di quella cinetica delle particelle cariche.
Dopodiché, gli elettroni, la cui velocità in seguito all’urto è diminuita, vengono nuovamente accelerati dalle forze del campo elettrico: il processo si ripete. Tali eventi, che a livello microscopico provocano un aumento dell’energia cinetica media di oscillazione degli ioni del reticolo, equivalgono a livello macroscopico a un innalzamento della temperatura del conduttore. Questo fenomeno viene definito effetto Joule.
L’effetto Joule è quindi quel processo fisico nel quale l’energia elettrica si dissipa, al passaggio della corrente attraverso i conduttori, sotto forma di calore.
Se non ci fosse l’effetto Joule, una volta innescata, la corrente elettrica all’interno del conduttore potrebbe essere mantenuta all’infinito, senza più la necessità di continuare a far funzionare il generatore… Purtroppo non è così, tranne nel caso particolare dei superconduttori.
Cerchiamo adesso di quantificare le conseguenze dell’effetto Joule.
In base al principio di conservazione dell’energia, possiamo dedurre che tutta l’energia termica Q (calore) dissipata deve essere uguale al lavoro LAB compiuto dalle forze del campo elettrico per spostare la carica q da un estremo A all’altro estremo B del conduttore, tra i quali si ha la differenza di potenziale :
Q = LAB
Conseguentemente, la potenza P = Q/Δt perduta nell’intervallo di tempo Δt in seguito al passaggio nel conduttore della corrente elettrica I, che provoca una perdita di energia sotto forma di calore Q, coincide con il rapporto P = LAB/Δt.
Ricorrendo alla definizione di differenza di potenziale e a quella di intensità di corrente elettrica, con alcuni semplici passaggi si trova la relazione:
P = I·ΔV
Tale legge, che prende il nome di legge di Joule, se facciamo ricorso alla prima legge di Ohm (ΔV = R·I), assume l’espressione piuttosto significativa:
P = R·I2
La potenza dissipata per effetto Joule da una corrente elettrica che attraversa un conduttore è direttamente proporzionale:
- alla resistenza R del conduttore;
- al quadrato dell’intensità di corrente I.
Dal momento che questa potenza deve essere resa disponibile dal generatore per garantire il passaggio della corrente, ne segue che P = R·I2 (oppure P = I·ΔV) rappresenta anche la potenza che deve essere fornita dal generatore continuamente per mantenere in circolo la corrente I.
. 150 anni dell’Unità d’Italia. Anche Google stamattina ci ha regalato questo bellissimo logo:
, ne deduco che tutti ci abbiamo pensato in qualche modo. Il motivo non è nemmeno tanto difficile da indovinare: facilità nel trovare lavoro, stipendi più soddisfacenti, condizioni di lavoro più dignitose e tante altre cose che non elenco, ma che molti di voi sanno già.
e noi non vediamo l’ora che il film sia finito completamente. Ricordo che il file sarà poi scaricabile del tutto gratuitamente.
