x - Dipartimento di Fisica - Università di Pisa

Elementi di fisica
13. La corrente elettrica
13.1 Definizione di corrente
Se ai capi di un conduttore viene applicata una differenza di potenziale,
all’interno di esso si produce un campo elettrico che accelera le cariche
libere di muoversi. Tipicamente in un conduttore metallico queste sono gli
elettroni di valenza degli atomi. Le collisioni dei portatori di carica con gli
ioni del reticolo cristallino del conduttore generano una sorta di forza viscosa
(cioè una forza, in direzione opposta al moto, direttamente proporzionale
alla velocità) che si oppone al movimento degli elettroni. Come si è visto
nel § 5.8, un corpo soggetto ad una forza costante (nel nostro caso la
forza elettrostatica) in presenza di una forza viscosa raggiunge rapidamente
un regime stazionario, in cui si muove con una velocità costante vd, che è
la velocità alla quale la forza viscosa eguaglia esattamente la forza elettrostatica
e che viene indicata col nome di velocità di deriva o velocità di drift.
La misura del flusso delle cariche attraverso una sezione di area A del conduttore
(cioè la quantità di carica che fluisce attraverso la sezione del conduttore
nell’unità di tempo) prende il nome di corrente elettrica. Indicando
con !q la carica totale che attraversa una sezione del conduttore in un
intervallo di tempo !t , si definisce quindi come corrente media:
[13.1]
i media = !q
!t
La [13.1], effettuando l’operazione di passaggio al limite per !t ' 0,
dà la definizione di corrente istantanea:
[13.2]
i = dq
dt
In un conduttore metallico la corrente è portata dagli elettroni, ognuno
dei quali ha una carica –e. La carica che attraversa una sezione di area
A del conduttore in un tempo dt è allora quella contenuta nel volume di base
A ed altezza vd dt. Si può quindi scrivere la corrente come:
[13.3] i = – n e vd A,
dove n è la densità (numero per unità di volume) degli elettroni liberi di
muoversi (elettroni di valenza) nel conduttore.
Nel sistema internazionale l’unità di misura della corrente è l’ampère
(A). In base alla [13.1], 1 ampère è la corrente che fluisce in un conduttore
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