Come funziona un circuito in corrente alternata

Tramite: O2O 05/05/2018
Difficoltà: media
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Introduzione

La corrente alternata è caratterizzata da un andamento oscillante del valore di tensione che un terminale assume rispetto all'altro, detto neutro. I valori che in dipendenza dal tempo possono essere assunti sono positivi, negativi o nulli, e solitamente, ma non necessariamente con un modulo e una frequenza costanti. Un tipico esempio di corrente alternata è quella presente nei comuni impianti elettrici ma anche quella che circola negli altoparlanti. La sua controparte è la corrente continua, per esempio quella prodotta dalle pile. La corrente alternata deve la sua popolarità al fatto che può essere fatta propagare su fili moto lunghi senza significative perdite di ampiezze e senza alta dissipazione termica. Vediamo di capire come funziona un circuito in corrente alternata.

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Legge di Faraday-Lenz

La legge di Faraday-Lenz costituisce la base del funzionamento del motore elettrico, del generatore elettrico, del trasformatore e molto altro. Essa afferma che la differenza di potenziale generato da un campo magnetico B si oppone alla variazione di flusso del campo magnetico in un intervallo di tempo ?T.
V= - (??B)/ ?T
Il segno negativo davanti alla formula, che è detta legge di Lenz, indica questa opposizione. In accordo con la legge della conservazione dell'energia, infatti, la corrente indotta dal campo magnetico si oppone alla variazione del flusso. Se così non fosse, il campo magnetico indotto si auto-indurrebbe generando così energia infinita il che viola i principi della termodinamica.

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Concetto di circuito

Un circuito, come dice il nome stesso, è un percorso chiuso in cui circola corrente elettrica generata dalla differenza di potenziale agli estremi del circuito stesso. Ogni circuito fisico presenta quattro elementi principali: Un generatore, un interruttore, un conduttore ed un utilizzatore. L'energia elettrica generata dal generatore, quando l'interruttore viene attivato cioè quando mette in comunicazioni i due estremi del circuito, passando attraverso il conduttore giunge all'utilizzatore, (una lampadina, un cellulare o un qualsiasi apparecchio elettrico) permettendogli di svolgere la sua funzione. L'utilizzatore che a livello elettrotecnico si rappresenta come un'impedenza complessa, può assumere diverse forme ed avere molti modi di funzionamento, che in un'analisi vengono schematizzati come dissipativi o conservativi nei confronti dell'energia.

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Le leggi di Ohm

Le leggi di Ohm governano la circolazione della corrente attraverso un circuito. La prima legge di Ohm pone una relazione molto semplice fra tensione e correte, usando come termine di proporzionalità la resistenza con la relazione V=R*I.
La seconda legge invece regola le correnti, e indirettamente le tensioni presenti in una rete affermando che la somma delle correnti entranti in un nodo è pari alla somma di quelle uscenti. Le leggi di Ohm regolano tutti i circuiti, sia in corrente continua che in alternata, con le dovute estensioni.

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Fasori

Introdotte le leggi di Ohm si passa al concetto di impedenza, perché in una rete non sono presenti solo resistori, ma anche condensatori induttori, che sono elementi fisici particolari. In un regie dominato da una sola frequenza di oscillazione della corrente alternata, però si introduce una semplificazione. Poiché induttanze e condensatori assumono un valore di reattanza legata ala frequenza, essi possono essere visti come "resistenze a parte reale nulla", ma costante così come un comune resistore ha modulo costante. Invece di usare la tensione oscillante V*cos (wt) impiegheremo un "fasore" cioè un valore U che implicitamente significa U=Vcos (wt), ed applicheremo in maniera assolutamente identica le leggi di Ohm.

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