Intensità di corrente

Voce principale: Corrente elettrica.

L'intensità di corrente è una grandezza fisica scalare che misura la quantità di carica elettrica che attraversa la sezione di un conduttore entro un'unità di tempo^[1]. In elettrotecnica i portatori di carica con i quali si ha a che fare sono quasi sempre elettroni di carica elementare omogenea, così che l'intensità di una corrente elettrica è talora definita semplicemente come quantità di elettroni che passano per una certa sezione di conduttore in un dato periodo di tempo. L'intensità di corrente è solitamente indicata nelle formule dalla lettera $I$ maiuscola. La sua unità di misura nel sistema internazionale di unità di misura è l'ampere, indicato con $\mathrm {A}$ . Una corrente di intensità pari a 1 ampere sposta $6,24150948{\times }10^{18}$ portatori di carica elementare in un secondo tra due capi di un circuito.

Definizione

Per una corrente elettrica costante l'intensità di corrente è uguale alla quantità di carica elettrica $\Delta Q$ (misurata in coulomb) che transita attraverso la sezione di un conduttore, fratto l'intervallo di tempo necessario per il transito, indicato con $\Delta t$ e misurato in secondi:^[2]

$I={\Delta Q \over \Delta t}$

In generale l'intensità di corrente elettrica è definita come:

$I(t)=\lim _{\Delta t\to 0}{\frac {\Delta Q(t)}{\Delta t}}={\frac {\mathrm {d} Q}{\mathrm {d} t}}={\dot {Q}}$ .

È possibile mettere in relazione l'intensità di corrente elettrica con la velocità di deriva delle cariche prese in considerazione. Si consideri una superficie infinitesima $dA,$ il cui versore normale $\mathbf {\hat {n}}$ formi un angolo $\theta$ con il campo elettrico $\mathbf {E}$ , e che quindi formi lo stesso angolo con la velocità di deriva delle cariche ${\vec {v}}_{d}\$ . In un intervallo di tempo $dt$ lo spazio totale percorso dalle cariche è dato da ${\vec {v}}_{d}dt$ ; l'intensità di corrente che attraversa $dA$ è:^[2]

$dQ=ne{\vec {v}}_{d}dA\cos {\theta }dt$ ,

dove:

$n$ è il numero di cariche elettriche per unità di volume
$e$ è la carica elementare

Dividendo per $dt$ si ottiene l'intensità di corrente infinitesima $di=ne{\vec {v}}_{d}\ dA\cos {\theta }$ . Definito il vettore densità di corrente elettrica come ${\vec {j}}\ =ne{\vec {v}}_{d}\$ , si riscrive $di=\mathbf {j} \cdot \mathbf {\hat {n}} dA$ ; ora la corrente elettrica $I$ può essere calcolata integrando su tutta la superficie $a$ ottenendo così:

I=\int _{A}\mathbf {j} \cdot \mathbf {\hat {n}} {\mbox{d}}A=\Phi _{A}(\mathbf {j} )

che è anche il flusso attraverso la superficie $A$ della densità di corrente $\mathbf {j}$ misurata in ampere al metro quadrato, e dove $\mathbf {\hat {n}}$ è il versore normale alla superficie $A$ , il prodotto $\mathbf {\hat {n}} {\mbox{d}}A$ è il vettore area e il punto denota il prodotto scalare.

Note

^ Gianpaolo Parodi, Marco Ostili, Guglielmo Mochi Onori, L'evoluzione della Fisica (Volume 3), Paravia, 2006, p. 90, ISBN 88-395-1611-5.
^ ^a ^b Mazzoldi, Nigro e Voci, p. 164.

Bibliografia

Paolo Mazzoldi, Massimo Nigro, Cesare Voci, Fisica (Volume II), Napoli, EdiSES Editore, 2001, ISBN 88-7959-152-5.
Gian Paolo Parodi, Marco Ostili e Guglielmo Mochi Onori, L'evoluzione della fisica, vol.3, Torino, Paravia, 2006, ISBN 978-88-39-51610-7.
(EN) Edward M. Purcell e David J. Morin, Electric currents, in Electricity and Magnetism, 3ª ed., Cambridge, Cambridge University Press, 2013, pp. 177-181, ISBN 978-1-107-01402-2.