Effetto joule
Scusate, ma ho un dubbio. come si puo dimostrare che l energia elettrica degli elettroni di conduzione trasformata in energia termica sia in realta l energia potenziale elettrica e non quella cinetica? io so solo che il flusso di cariche è incomprimibile un po come se fosse acqua e quindi la velocità e costante in tuttto il circuito e dato che nn si possono distruggere cariche la corrente rimane costante, mentre ai capi dalla resistenza si verifica una perdita di potenziale, associata anche al fatto che essa deve essere uguale a quella ai capi del generatore di f.e.m. ma a livello fenomenico come si spiega?
io so che quando un elettrone di conduzione passa attraverso una resistenza interagisce con il reticolo atomico provocando delle vibrazioni, il suo percorso viene del resto deviato e ineeschera una serie di urti nel resistore, i quali farebbero aumentare l energia termica, a questo punto pero a mio avviso nasce l assurdo, in quanto se la traiettoria degli elettroni conduttori viene deviato è un po come se la "viscosità" del fluido aumentasse e producesse quindi forze di attrito atte a diminuire la velocita finale degli elettroni, diminuendo cosi la corrente?? ma con il potenziale non ci vedo ragionando in questo senso nessun legame. so che è cosi solo a priori..
spero che qualcuno possa aiutarmi a risolvere questo dubbio..
io so che quando un elettrone di conduzione passa attraverso una resistenza interagisce con il reticolo atomico provocando delle vibrazioni, il suo percorso viene del resto deviato e ineeschera una serie di urti nel resistore, i quali farebbero aumentare l energia termica, a questo punto pero a mio avviso nasce l assurdo, in quanto se la traiettoria degli elettroni conduttori viene deviato è un po come se la "viscosità" del fluido aumentasse e producesse quindi forze di attrito atte a diminuire la velocita finale degli elettroni, diminuendo cosi la corrente?? ma con il potenziale non ci vedo ragionando in questo senso nessun legame. so che è cosi solo a priori..
spero che qualcuno possa aiutarmi a risolvere questo dubbio..
Risposte
Sfruttando l'analogia idrodinamica da te proposta, ricordati che in una tubazione a sezione costante l'effetto della viscosità è una diminuzione della pressione, non della velocità.
La pressione, sommata all'energia geodetica, rappresenta l'energia piezometrica del flusso che può essere comparata alla differenza di potenziale in un circuito elettrico.
La pressione, sommata all'energia geodetica, rappresenta l'energia piezometrica del flusso che può essere comparata alla differenza di potenziale in un circuito elettrico.
giusto, che scemo...
sara che sono un pò fuso con gli esami in vista....
grazie
sara che sono un pò fuso con gli esami in vista....
grazie
vediamo se messa cosi suona meglio...
ogni carica di conduzione(elettroni)possiede un campo elettrico, che interagisce con quello del generatore di f.e.m. provocando lo spostamento delle cariche nel circuito. fino a che le cariche si muovono nel conduttore esso per sua natura non opporra grande resistenza al passaggio, dato che l affinita elettronica dei metalli è bassa, ossia la tendenza ad assumere elettroni è bassa, e anche perchè la particolare struttura metallica consente una ottima mobilita delle cariche negative. inoltre fino a che l agitazione termica delle cariche è trascurabile rispetto al lavoro compiuto su di esse la loro traiettoria puo essere ben approssimata con una rettilinea e quindi con le cariche si sposterebbe anche il campo elettrico repulsivo generato dalle cariche stesse in modo abbastanza uniforme, in modo che i singoli contributi delle forze sulle cariche dovuti a questi campi possano essere approssimati costanti con direzione e verso concordi con la direzione del moto. ora pero quando le cariche entrano in un resistore la loro traiettoria sara maggiormente deviata dal numero maggiore di urti che si vengono ad avere, tali da aumentare inevitabilmente la temperatura del resistore.
in questo caso con il moto disordinato anche il movimento dei rispettivi campi elettrici si muovera con disordine, influenzando il potenziale in quella zona, che a questo punto diventa anche funzione dello spazio, dato che i contributi nella direzione e nel verso dello spostamento precedente verranno sicuramente diminuiti.
ora rifacendoci un po anche all esempio idrodinamico, si puo concludere che questo movimento disordinato dei campi elettrici e delle cariche provochi una diminuizione della pressione su ogni singola carica, ma non per questo ne venga variata la componente "utile della velocita" e quindi l energia cinetica e in ultima analisi l intensita di corrente.
ecco dimostrato che l energia che si converta in energia temica è l energia potenziale e non quella cinetica.
cosa ne dite?
ogni carica di conduzione(elettroni)possiede un campo elettrico, che interagisce con quello del generatore di f.e.m. provocando lo spostamento delle cariche nel circuito. fino a che le cariche si muovono nel conduttore esso per sua natura non opporra grande resistenza al passaggio, dato che l affinita elettronica dei metalli è bassa, ossia la tendenza ad assumere elettroni è bassa, e anche perchè la particolare struttura metallica consente una ottima mobilita delle cariche negative. inoltre fino a che l agitazione termica delle cariche è trascurabile rispetto al lavoro compiuto su di esse la loro traiettoria puo essere ben approssimata con una rettilinea e quindi con le cariche si sposterebbe anche il campo elettrico repulsivo generato dalle cariche stesse in modo abbastanza uniforme, in modo che i singoli contributi delle forze sulle cariche dovuti a questi campi possano essere approssimati costanti con direzione e verso concordi con la direzione del moto. ora pero quando le cariche entrano in un resistore la loro traiettoria sara maggiormente deviata dal numero maggiore di urti che si vengono ad avere, tali da aumentare inevitabilmente la temperatura del resistore.
in questo caso con il moto disordinato anche il movimento dei rispettivi campi elettrici si muovera con disordine, influenzando il potenziale in quella zona, che a questo punto diventa anche funzione dello spazio, dato che i contributi nella direzione e nel verso dello spostamento precedente verranno sicuramente diminuiti.
ora rifacendoci un po anche all esempio idrodinamico, si puo concludere che questo movimento disordinato dei campi elettrici e delle cariche provochi una diminuizione della pressione su ogni singola carica, ma non per questo ne venga variata la componente "utile della velocita" e quindi l energia cinetica e in ultima analisi l intensita di corrente.
ecco dimostrato che l energia che si converta in energia temica è l energia potenziale e non quella cinetica.
cosa ne dite?
ragazzi ho davvero bisogno che qualcuno commenti le mie parole...
help me.
help me.
Ammettendo che tutto sia corretto, comunque non è una dimostrazione, ma una decsrizione qualitativa del fenomeno
va be si ma MI sono dimostrato che è l energia potenziale e non l energia cinetica che viene convertita... ghghgh
cmq ho trovato anche sull encarta 2005 che quando le cariche passano in un conduttore a causa degli urti che si vengono a creare l energia cinetica diminuisce.. mah non hanno proprio pereso in considerazione il fatto in modo approfondito.... e per loro allora ci sarebbe una perdita di intensita di corrente ai capi di un resistore??!!
vabbe a parte questo, i8n ogni caso confermate le mie parole precedenti o sono comunque sbagliate?
lo chiedo a voi perche ho notato che in questo forum c è un alto livello di preparazione e di esperienza riguardo all argomento, quindi please help me..
ciao
cmq ho trovato anche sull encarta 2005 che quando le cariche passano in un conduttore a causa degli urti che si vengono a creare l energia cinetica diminuisce.. mah non hanno proprio pereso in considerazione il fatto in modo approfondito.... e per loro allora ci sarebbe una perdita di intensita di corrente ai capi di un resistore??!!
vabbe a parte questo, i8n ogni caso confermate le mie parole precedenti o sono comunque sbagliate?
lo chiedo a voi perche ho notato che in questo forum c è un alto livello di preparazione e di esperienza riguardo all argomento, quindi please help me..
ciao
?????
Sinceramente non capisco il tuo problema ....
Prendi una carica, mettila in un campo elettrico, e questa
tenderà ad accelerare, acquistando energia cinetica e nel
contempo irradiando energia elettromagnetica.
Questa energia è prelevata dal campo elettrico, e se esso rimane
costante significa che colui che l'ha prodotto [il generatore]
ha erogato energia.
Una carica elettrica emette radiazione durante i cambiamenti di
velocità.
Questa radiazione avrà puoi una sua frequenza ed una fase, dipenderà
da come la carica è stata accelerata.
Veniamo al tuo caso.
Il generatore impone una tensione ai capi della resistenza, quindi
al suo interno esiste un campo elettrico.
Cosa fanno le cariche?
Le cariche accelerano, irradiando energia, finchè non urtano contro
il reticolo cristallino, cambiando velocità ed irradiando di nuovo
energia, con frequenza e fase casuale.
A livello _macroscopico_, a regime, la velocità delle particelle
_media_ è costante, quindi hai delle cariche che passano da un punto
a potenziale maggiore verso un punto a potenziale minore, alla stessa
velocità _media_, e l'energia ceduta dal generatore per mantenere costante la differenza di potenziale ai capi del resistore la ritrovi
sotto forma di calore.
Dove sta il problema ?!? [Ma forse non ho capito io la tua domanda]
Ciao
Prendi una carica, mettila in un campo elettrico, e questa
tenderà ad accelerare, acquistando energia cinetica e nel
contempo irradiando energia elettromagnetica.
Questa energia è prelevata dal campo elettrico, e se esso rimane
costante significa che colui che l'ha prodotto [il generatore]
ha erogato energia.
Una carica elettrica emette radiazione durante i cambiamenti di
velocità.
Questa radiazione avrà puoi una sua frequenza ed una fase, dipenderà
da come la carica è stata accelerata.
Veniamo al tuo caso.
Il generatore impone una tensione ai capi della resistenza, quindi
al suo interno esiste un campo elettrico.
Cosa fanno le cariche?
Le cariche accelerano, irradiando energia, finchè non urtano contro
il reticolo cristallino, cambiando velocità ed irradiando di nuovo
energia, con frequenza e fase casuale.
A livello _macroscopico_, a regime, la velocità delle particelle
_media_ è costante, quindi hai delle cariche che passano da un punto
a potenziale maggiore verso un punto a potenziale minore, alla stessa
velocità _media_, e l'energia ceduta dal generatore per mantenere costante la differenza di potenziale ai capi del resistore la ritrovi
sotto forma di calore.
Dove sta il problema ?!? [Ma forse non ho capito io la tua domanda]
Ciao
quote:
Originally posted by Angela4
Il generatore impone una tensione ai capi della resistenza, quindi
al suo interno esiste un campo elettrico.
Cosa fanno le cariche?
Le cariche accelerano, irradiando energia, finchè non urtano contro
il reticolo cristallino, cambiando velocità ed irradiando di nuovo
energia, con frequenza e fase casuale.
A livello _macroscopico_, a regime, la velocità delle particelle
_media_ è costante, quindi hai delle cariche che passano da un punto
a potenziale maggiore verso un punto a potenziale minore, alla stessa
velocità _media_, e l'energia ceduta dal generatore per mantenere costante la differenza di potenziale ai capi del resistore la ritrovi
sotto forma di calore.
ma la caduta di potenziale ai capi di un resistore non è l efetto dell applicazione del generatore, bensi è l effetto dell perdita di energia potenziale delle cariche che la attraversano, ed è cio che volevo sapere, quindi non si puo prendere come buono a priori..
Scusa ma cosa intendi per caduta di potenziale? Io conosco solo le
cadute di tensione, ovvero le cadute di differenza di potenziale ...
è questo che intendi? ... Vuoi forse giustificare il fatto che la
tensione _a vuoto_ del generatore (chiamata anche fem) è più alta
della tensione a carico (cioè quando circola corrente?).
Se è questo che intendi, lo giustifica la legge di Ohm unita alla legge di kirchhoff per le tensioni.
E poi, se il generatore fosse veramente _ideale_ non ci sarebbe alcun
problema, la ddp la impone lui e stop.
Voglio aggiungere una cosa: spesso si sente parlare di "caduta di tensione dovuta alla corrente che circola nei conduttori" ... bene,
questo a stretto rigore fisico è _improprio_, la corrente è _l'effetto_ della tensione, non viceversa.
cadute di tensione, ovvero le cadute di differenza di potenziale ...
è questo che intendi? ... Vuoi forse giustificare il fatto che la
tensione _a vuoto_ del generatore (chiamata anche fem) è più alta
della tensione a carico (cioè quando circola corrente?).
Se è questo che intendi, lo giustifica la legge di Ohm unita alla legge di kirchhoff per le tensioni.
E poi, se il generatore fosse veramente _ideale_ non ci sarebbe alcun
problema, la ddp la impone lui e stop.
Voglio aggiungere una cosa: spesso si sente parlare di "caduta di tensione dovuta alla corrente che circola nei conduttori" ... bene,
questo a stretto rigore fisico è _improprio_, la corrente è _l'effetto_ della tensione, non viceversa.
scusa per quello che so io la ddp non è imposta dal generatore, infatti solo in condizioni di equilibrio elettrostatico si puo affermare che il conduttore è un volume equipotenziale, mentre proprio come dici te quando c è corrente è perche delle cariche si muovono sotto l influsso di un campo elettrico, quindi noi possiamo affermare con certezza che esiste solo la ddp ai capi del generatore, e che poi ai capi di un resistore ci sia la stessa ddp che ai capi del generatore si puo riscontrare dato che il flusso elettronico si comporta come un fluido incomprimibile, e quindi tutto il fluido si muovera a velocita di regime dove su ogni particella agiranno due forze uguali e opposte e specificatamente nella resistenza ci sara la forza dovuta alla ddp del generatore e la forza cotraria di attrito che la struttura metallica oppone al moto dovuta agli urti.
anche perche se non ci fosse questa forza cotraria gli elettroni si muoverebbero con un accelerazione costante, come nel cortocircuito, prova appunto che la ddp in un circuito non è ai capi del resistore, bensi il campo elettrico si estende per tutto il circuito. cosi anche l intensita di corrente risulta costante. Ma appunto in questo raginamento le cariche non hanno perso energia cinetica, in quanto la velocita è costante, ma diminuisce la forza risultante agente nel verso del campo elettrico, anzi è nulla in situazione di regime, e quindi esse perdono potenziale, ossia la possibilita di effettuare o subire un lavoro.
anche perche se non ci fosse questa forza cotraria gli elettroni si muoverebbero con un accelerazione costante, come nel cortocircuito, prova appunto che la ddp in un circuito non è ai capi del resistore, bensi il campo elettrico si estende per tutto il circuito. cosi anche l intensita di corrente risulta costante. Ma appunto in questo raginamento le cariche non hanno perso energia cinetica, in quanto la velocita è costante, ma diminuisce la forza risultante agente nel verso del campo elettrico, anzi è nulla in situazione di regime, e quindi esse perdono potenziale, ossia la possibilita di effettuare o subire un lavoro.
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