5. L’intensità di corrente e la resistenza

Che cos’è l’intensità di corrente?

Puoi di nuovo paragonare la corrente elettrica alla corrente d’acqua che scorre in un tubo. La portata del tubo è la quantità di acqua che attraversa in un secondo la sezione del tubo (28). L’intensità di corrente è la carica elettrica, cioè la quantità di elettroni che passano in un secondo attraverso una sezione del conduttore (29 ). Lo strumento che misura questa grandezza elettrica è l’amperometro e l’unità di misura è l’ampere (A), dal nome dello scienziato francese André Marie Ampère. Una corrente ha l’intensità di 1 ampere quando attraverso la sezione di un conduttore passa in un secondo la carica di 1 coulomb.

L’intensità di corrente dipende dalla sezione del filo conduttore: maggiore è la sezione, maggiore sarà l’intensità della corrente che può percorrerlo. L’intensità di corrente è anche collegata alla differenza di potenziale che, come già sai, può essere paragonata al dislivello dell’acqua in due vasi collegati tra loro (30): maggiore è la differenza di potenziale, maggiore è l’intensità di corrente.

L’acqua che scorre in un tubo incontra lungo il suo cammino la resistenza del materiale di cui è fatto il tubo; anche gli elettroni sono ostacolati nel loro movimento dagli atomi del conduttore. La resistenza è l’opposizione che un conduttore presenta a lasciarsi attraversare dalla corrente elettrica. Lo strumento per misurare la resistenza è l’ohmetro, l’unità di misura è l’ohm (Ω, lettera greca che si legge omega), dal nome dello scienziato tedesco Georg Simon Ohm.

La resistenza dipende dal materiale di cui è fatto il conduttore; i cavi elettrici sono internamente di rame proprio perché il rame oppone una bassa resistenza al passaggio di corrente elettrica.

Ti sei mai chiesto come fa l’asciugacapelli, il ferro da stiro, la stufetta elettrica a produrre calore? Nel loro interno questi elettrodomestici contengono degli avvolgimenti a spirale dei fili conduttori di elettricità, chiamati comunemente “resistenze”. Il passaggio di corrente elettrica attraverso qualsiasi conduttore, anche non avvolto a spirale, è accompagnato da sviluppo di calore.

Questo fenomeno è chiamato “effetto termico” della corrente ma è conosciuto anche come “effetto joule”, dal nome dello scienziato che per primo lo studiò.

L’effetto joule si può verificare con un semplice esperimento: si avvolge del filo elettrico intorno al bulbo di un termometro in modo che le spire non si tocchino e si collegano i due estremi del filo ai poli di una pila. Dopo qualche istante la temperatura segnata dal termometro aumenta a causa del passaggio di corrente nel filo (31 ).

Il fenomeno si spiega pensando al movimento degli elettroni nella corrente elettrica e ai continui urti di questi contro le molecole del conduttore: durante gli urti una parte dell’energia degli elettroni viene ceduta al filo conduttore sotto forma di calore.

Maggiore è la resistenza, maggiore è la quantità di energia ceduta. 

Negli elettrodomestici che sfruttano l’effetto joule per produrre calore, la resistenza è amplificata dall’avvolgimento a spirale dei conduttori.

La lampadina a incandescenza

La lampada a incandescenza è una delle più importanti applicazioni dell’effetto termico della corrente. Dagli inizi del XIX secolo furono molti i tentativi per costruire una lampadina elettrica in grado di funzionare con una certa continuità, ma solo nel 1879 Thomas Edison riuscì nell’intento. La lampada presentava tuttavia alcuni inconvenienti: aveva un consumo elevato, produceva una luce tenue e giallastra e, infine, il filamento aveva breve durata.
Negli anni successivi furono costruite lampade molto più durature e luminose, dotate di un filamento di tungsteno che poteva raggiungere la temperatura di 3000 °C senza bruciarsi. Dal 2012 l’Unione Europea ha vietato la produzione delle lampadine a incandescenza, che sono state sostituite da lampade più moderne e con consumi inferiori. Tra queste, le lampade a scarica elettrica e le lampade a led, oggi le più efficienti dal punto di vista energetico.