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Dato che ci sono due tipi di cariche elettriche di segno opposto spesso si crea disorientamento quando si devono studiare i circuiti con le regole dell'elettrotecnica.

L'errore principale che si commette riguarda la scelta della direzione della corrente nei vari rami del circuito: è sbagliato preoccuparsi dei reali portatori di carica presenti nel materiale.

Lo studio dei circuiti si basa su regole dell'elettrotecnica fondate su rigorose impostazioni convenzionali le quali prevedono che le correnti elettriche siano dovute al movimento di cariche positive.

Nello studio dei circuitii a corrente alternata si opera allo stesso modo senza preoccuparsi dell'inversione periodica della corrente, ci mancherebbe solo più questo fastidio.

 

Quali cariche elettriche si muovono per generare la corrente elettrica?

Nei metalli si muovono gli elettroni.

Per parlare di moto degli elettroni occorre immaginarseli come minuscole particelle.

Il moto degli elettroni è possibile solo se si trovano in una zona dove sono relativamente poco legati ai propri nuclei (elettroni liberi) come accade per gli elettroni che si trovano nella banda di conduzione di un materiale solido.

Normalmente il moto degli elettroni è casuale ed in media non si spostano dalla propria posizione.

In presenza di un campo elettrico esterno il moto casuale si arricchisce di uno spostamento di deriva nella direzione che va dal polo meno che li respinge verso il polo più che li attrae.

Non ci sono solo metalli.

Ma un circuito è composto da diversi materali molto diversi dai metalli.

Un circuito comprende diversi tipi di conduttori ognuno dei quali ammette un proprio portatore di carica e cioè:

  • elettroni nei metalli e nei semiconduttori di tipo N, ioni atomici negativi o anioni nelle soluzioni,
  • ioni positivi o cationi nelle soluzioni, lacune nei semiconduttori di tipo P o particelle alfa.

Si avranno moti di cariche negative in un senso e moti di cariche positive nel senso opposto.

Tipica è la situazione di un bagno elettrolitico in cui ioni positivi vanno verso il catodo e ioni negativi vanno verso l'anodo trasportando in due direzioni opposte la stessa quantità di carica in base al grado di ionizzazione.

Il trasporto per mezzo di cariche negative in un verso o di cariche positive in senso opposto è equivalente dal punto di vista dello studio delle correnti elettriche e degli effetti che producono.

Per lo studio dei circuiti elettrici si tratta di decidere di riferirsi ai portatori di carica effettivi disegnando i vettori di corrente a seconda del verso effettivo del movimento indicando anche il segno del portatore o di usare il verso degli elettroni nei metalli allargato a tutti i conduttori presenti o, come si è convenuto, di usare il verso delle cariche positive anche se nei metalli sono le cariche negative che si muovono in senso opposto.

Tutte le leggi dell'elettrotecnica si basano sulla convenzione di studiare il moto di cariche positive (fittizie o reali che siano) per cui le cariche positive si muoverebbero dal polo positivo a maggiore potenziale verso il polo negativo a minore potenziale.

Nota: sarebbe stato fastidioso parlare di cariche negative che si muovono dal polo meno, che ha per esse maggior potenziale, vero il polo positivo che ha minor potenziale.

Un articolo esaustivo sulle convenzioni si trova qui link1 grazie a ElectroYou.