Elettricità

Elettricità

1 ott 2018

Cos'è l'elettricità?

L'elettricità è costituita da una serie di elementi diversi che sono in relazione tra loro. Questi elementi sono gli stessi per quasi tutte le applicazioni elettroniche.

  • Che cos'è l'elettricità?

  • Tensione, corrente e resistenza

  • Tensione CA - Tensione CC

  • La corrente

  • Tabella di conversione per unità elettriche

  • Qual'è la differenza tra tensione, corrente e resistenza?

 

Tensione

Espressa in Volt

Misurata come V

Corrente

Espressa in Ampère

Misurata come A

Resistenza

Espressa in Ohm

Misurata come Ω

 

La corrente passa attraverso un circuito solo in presenza di tensione. Questa tensione si crea solo quando si forma una resistenza.
Il confronto a destra mostra chiaramente come questi elementi si relazionano l'uno all'altro.
Una corrente (la quantità di acqua che scorre attraverso il sistema) esiste solo quando nel sistema è presente una tensione (la pressione dell'acqua). Questa pressione dell'acqua si verifica solo quando c'è una certa resistenza (una valvola aperta o chiusa).

Legge di Ohm
Il rapporto tra tensione, corrente e resistenza può essere calcolato tramite il cosiddetto parametro Legge di Ohm.
La formula:
V (tensione) = A (corrente) x R (resistenza)
Se si conoscono due elementi, è possibile calcolare con essi il terzo elemento.
Infine, c'è la potenza. Questo valore è espresso in watt e deriva dalla tensione e dalla corrente. Moltiplicate la tensione con la corrente e avrete la potenza in Watt. Una presa con tensione di 230V/AC e corrente di 16A fornisce quindi una potenza massima di 3680 watt.
Da notare che la legge di Ohm richiede l'uso di unità complete in ogni momento. Questo significa ampere, non milliampere. Vedere la tabella di conversione per una tabella di conversione completa.

Ad esempio:
Un dispositivo funziona con una tensione di 12 volt e richiede una potenza di 24 watt. Si desidera trovare un alimentatore adatto a questa unità, ma non si sa quale. A questo si può applicare la Legge di Ohm. Perché è necessario sapere quanta potenza richiede il dispositivo. È possibile condividere la potenza in base alla tensione. Il risultato è una corrente di 2 ampere. In questo caso, è possibile scegliere un alimentatore di rete che fornisce una tensione di 12 volt e può fornire almeno 2 ampere. La resistenza in questo esempio è di 6 ohm, ma questo non è rilevante per trovare un alimentatore. Quando, ad esempio, si seleziona una resistenza di serie per un circuito, è necessario calcolarla.

Tensione AC o DC
Esistono due tipi di tensione: CA (corrente alternata) e CC (corrente continua). Entrambe esistono l'una accanto all'altra e hanno caratteristiche proprie.

Tensione AC (CA)


Una tensione elettrica in cui la tensione cambia tra positivo e negativo è chiamata tensione alternata. Non c'è un chiaro polo positivo e negativo. Questo può essere spiegato al meglio con una rete elettrica, come si trova a casa (nella presa domestica).
Nel caso di impianti domestici, un cavo elettrico è costituito da due fili. Un filo di fase marrone e un cavo blu. Il filo di fase marrone commuta 50 volte al secondo (50 Hertz) tra una tensione positiva di 325 volt e una negativa di 325 volt. Il filo blu chiude il circuito; normalmente non ci sarà tensione su di esso. Ne risulta una tensione CA effettiva di circa 230 volt. In forma grafica, si tratterebbe di quanto segue. Questa forma è chiamata "sinusoidale".
Un altro tipo di tensione alternata è, ad esempio, la corrente trifase (400 volt). La corrente di potenza è una tensione trifase (tre fili di fase invece di uno) ed è utilizzata frequentemente, ad esempio nel settore industriale.
Una forma simile di tensione trifase si riscontra spesso anche quando si collegano i piani cottura elettrici (a induzione) a una cucina. Questi richiedono una tensione più alta di quella normalmente presente in una casa normale. Alcune case hanno tre fasi nell'armadio del contatore. In caso contrario, è possibile combinare più fili di fase in un unico collegamento trifase.

Tensione DC (CC)


Sebbene la rete elettrica sia attrezzata per la corrente alternata, la maggior parte delle apparecchiature funziona a corrente continua. Questa forma di energia elettrica comporta poli + (Più) e - (Meno) fissi, pertanto la corrente fluisce sempre nella stessa direzione (da più a meno). La tensione CC funziona bene con tensioni basse e presenta alcuni problemi con tensioni superiori. Nella maggior parte dei casi si trovano quindi tensioni DC comprese tra 0,01 volt e circa 24 volt. Nell'industria vediamo che le apparecchiature funzionano principalmente a 24 volt.
Alcuni esempi di fonti di alimentazione CC sono le pile e gli accumulatori (la tensione di bordo in un'automobile è CC). Ma anche i pannelli solari forniscono energia sotto forma di corrente continua.

La guerra delle tensioni - ACDC


Ora sappiamo che ci sono due tipi di tensione: tensione alternata e tensione continua. Sappiamo anche che le apparecchiature funzionano principalmente a corrente continua. Ma perché esiste la tensione CA?
La corrente continua è stata inventata alla fine del XIX secolo da Thomas Edison. Tuttavia, questa forma di elettricità presentava uno svantaggio importante. Non è efficiente trasportare la “corrente DC” su distanze più lunghe. Anche la tensione alternata è stata inventata più o meno nello stesso periodo. George Westinghouse, insieme a Nikola Tesla, sviluppò questa forma di elettricità in modo tale che la tensione alternata potesse essere trasportata su lunghe distanze, senza grandi perdite di energia.
Dopo un lungo braccio di ferro, questo vantaggio in termini di perdita di energia ha significato la grande svolta per la tensione CA. Questa storia è passata nei libri come “La guerra delle correnti”, e da allora la tensione alternata è stata leader nelle reti elettriche. Con tutti i pro e i contro che ciò comporta.


Conversione della tensione alternata in tensione continua.


Conversione della tensione CA in CC. Quando si collega l'apparecchiatura (tensione CC) alla presa a muro (tensione CA), si verificherà un problema. La maggior parte delle apparecchiature è in grado di gestire solo una corrente nella giusta direzione (corrente continua). Se la corrente scorre al contrario, il dispositivo non funzionerà o addirittura si guasterà.
Ciò comporta la presenza di alcuni componenti elettronici. Quasi tutte le tensioni alternate vengono convertite in corrente continua. Questo a volte accade nella rete elettrica (adattatore), ma a volte anche nel dispositivo stesso. L'aggiunta di un raddrizzatore (una sorta di diodo (1) a un circuito conduce la corrente nella direzione giusta e crea una corrente continua. Per uniformare anche la forma sinusoidale, spesso viene aggiunto un condensatore (2) che assicura una tensione continua e piatta.
1] Un diodo permette alla corrente di fluire in una direzione e blocca la corrente nell'altra.
2] Un condensatore accumula energia che può essere utilizzata per assorbire i picchi di tensione.

Tabella di conversione

 

Tensione (in volt)

Potenza (in watt)

Valore

Fattore

Unità

Simbolo

Valore

Fattore

Unità

Simbolo

1.000.000

10-6

microvolt

µV

1.000.000

10-6

microwatt

µW

1.000

10-3

millivolt

mV

1.000

10-3

milliwatt

mW

1

 

100

volt

V

1

 

100

watt

W

0,001

103

kilovolt

 

kV

0,001

103

kilowatt

kW

0,000001

106

megavolt

MV

0,000001

106

megawatt

MW

0,000000001

109

gigavolt

GV

0,000000001

109

gigawatt

GW

 

 

 

 

0,000000000001

1012

terawatt

TW

 

 

 

 

0,000000000000001

1015

petawatt

PW

 

Resistenza (in ohm)

Corrente (in ampère)

Valore

Fattore

Unità

Simbolo

Valore

Fattore

Unità

Simbolo

1.000

10-3

milliohm

1.000.000

10-6

microampère

µA

1

100

ohm

Ω

1.000

10-3

milliampère

mA

 

0,001

103

kilo-ohm

1

100

ampère

A

0,000001

106

megaohm