Unità elettriche

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Introduzione

Unità elettriche Unità di misura delle grandezze che intervengono in fenomeni di natura elettrica e magnetica. Le unità elettriche usate sia in campo tecnico sia in campo scientifico sono definite nel Sistema internazionale, tuttavia frequentemente si incontrano ancora unità più antiche.

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Unità elettrostatiche

L'unità elementare di carica elettrica è la carica di un singolo elettrone o protone ed è indicata con il simbolo e. Nel sistema CGS elettrostatico è in uso l'unità elettrostatica (ues), detta anche franklin, definita come la carica che, concentrata in un punto nel vuoto, respinge una carica uguale posta alla distanza di 1 cm, con la forza di 1 dine (o dina).

L'intensità di corrente elettrica è misurata in statampere, definito come l'intensità della corrente che fluisce in un conduttore quando una sua qualunque sezione è attraversata dalla carica di un franklin nell'intervallo di tempo di un secondo. Lo statvolt, unità di forza elettromotrice, o differenza di potenziale, è la differenza di potenziale che esiste tra due punti di un circuito quando occorre il lavoro di 1 erg per spostare la carica di 1 ues da uno all'altro dei due punti.

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Unità elettromagnetiche

Accanto alle unità elettrostatiche di carica, corrente e differenza di potenziale, vi è un gruppo parallelo di unità elettromagnetiche, organizzate in un sistema di unità di misura noto come CGS elettromagnetico. Benché non esistano in natura poli magnetici isolati, si assume per comodità un'unità di carica magnetica fondamentale, o polo magnetico unitario, analoga all'unità di carica elettrica fondamentale, definita come l'intensità di un polo, nord o sud, che, posto a 1 cm di distanza da un polo di carica magnetica uguale, lo respinge con la forza di 1 dine.

L'oersted (o ørsted), unità di misura per l'intensità del campo magnetico, è definito come l'intensità del campo che agisce sull'unita di polo magnetico con la forza di 1 dine. L'unità di misura adottata per l'intensità di corrente elettrica è detta abampere; se la corrente di 1 abampere scorre in un filo lungo 1 cm, il filo subisce una forza di 1 dina da parte di un campo magnetico di 1 oersted agente perpendicolarmente al filo. L'abcoulomb è la quantità di carica elettrica che attraversa una qualunque sezione del circuito in 1 secondo quando in esso scorre una corrente di 1 abampere. L'abvolt, unità elettromagnetica di differenza di potenziale, è la differenza di potenziale tra due punti di un circuito quando occorre 1 erg di lavoro per spostare 1 abcoulomb di carica elettrica dall'uno all'altro. Vedi anche Energia potenziale.

Le equivalenze fra le unità elettrostatiche ed elettromagnetiche sono le seguenti: 1 ues equivale a 3,3356 × 10^-11 abcoulomb; 1 statampere equivale a 3,3356 × 10^-11 abampere; e 1 statvolt equivale a 29.979.246.000 abvolt. È importante osservare che quest'ultimo numero è esattamente uguale alla velocità della luce nel vuoto espressa in centimetri al secondo, come predetto dalla teoria delle onde elettromagnetiche elaborata dal fisico James Clerk Maxwell. Vedi Radiazione elettromagnetica.

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Unità SI

In campo scientifico è oggi universalmente adottato il Sistema internazionale di unità che assume il coulomb, l'ampere, il volt e il watt come unità di misura fondamentali rispettivamente per la carica, l'intensità di corrente, la differenza di potenziale e la potenza dissipata o sviluppata in un circuito elettrico. L'ampere corrisponde a 0,1 abampere; il coulomb è la quantità di carica elettrica che attraversa una qualunque sezione del circuito in 1 secondo quando scorre in esso una corrente di 1 ampere; il volt, pari a 100 milioni di abvolt, è definito come la differenza di potenziale esistente tra due punti di un circuito quando occorre il lavoro di 1 joule (10 milioni di erg) per spostare la carica elettrica di 1 coulomb da uno all'altro dei due punti; infine il watt corrisponde alla produzione o all'utilizzo di energia elettrica al tasso di 1 joule al secondo.

In passato sono state introdotte unità 'pratiche', basate su campioni facilmente realizzabili, come l'ampere internazionale, definito come l'intensità di una corrente che, attraversando un voltametro a nitrato d'argento, deposita 0,001118 g di argento al secondo; l'ohm internazionale, che è la resistenza elettrica di una colonna di mercurio lunga 106,3 cm e avente sezione di 1 millimetro quadrato, alla temperatura di 0 °C; il volt internazionale, definito come la differenza di potenziale che, applicata a una resistenza di 1 ohm, produce una corrente di 1 ampere. Il volt internazionale è anche definito come una differenza di potenziale pari a 0,98203 volte la forza elettromotrice della pila di Weston, assunta come campione, che ha i poli di amalgama di cadmio e solfato mercuroso e utilizza un elettrolita di solfato di cadmio.