Corrente Alternata (AC)
Definizione e Unità di Misura
La corrente elettrica è il flusso di carica elettrica attraverso un materiale. L’unità di misura SI per la corrente è il coulomb al secondo, o ampere (A), che è un’unità di base del SI: 1 ampere = 1A = 1 coulomb al secondo = 1 C/s. La corrente alternata (AC), è un tipo di corrente elettrica che inverte periodicamente la sua direzione, oscillando tra valori positivi e negativi.
Caratteristiche della Corrente AC
In un circuito AC, la carica elettrica fluisce prima in una direzione e poi nella direzione opposta, invertendo costantemente la sua direzione a una certa frequenza. Le tensioni AC non causano un movimento netto; gli elettroni oscillano avanti e indietro in risposta al campo elettrico alternato, su una distanza di pochi micrometri.
Utilizzo e Frequenza della Corrente AC
L’esempio più comune di corrente AC è l’elettricità che viene fornita alle nostre case e aziende dalla rete elettrica. La corrente AC è preferita per la trasmissione di energia a lunga distanza poiché può essere facilmente elevata a tensioni elevate con minori perdite di potenza e poi ridotta a tensioni inferiori per l’uso in case e aziende. La frequenza della corrente AC è tipicamente misurata in Hertz (Hz), che si riferisce al numero di volte in cui la corrente oscilla avanti e indietro in un secondo. Negli Stati Uniti, la frequenza standard della corrente AC è di 60 Hz, mentre in alcuni altri paesi è di 50 Hz.
Misurazione della Corrente AC
Gli amperometri vengono utilizzati per misurare la corrente elettrica che scorre attraverso un circuito. Ci sono tre tipi principali di amperometri per misurare la corrente AC:
- Amperometri a bobina mobile: Utilizzano una bobina che si muove in un campo magnetico per misurare la corrente che scorre attraverso un circuito.
- Amperometri digitali: Misurano la corrente AC che passa attraverso un circuito convertendola in un segnale digitale proporzionale.
- Amperometri a pinza: Progettati per misurare la corrente che scorre attraverso un filo senza dover fisicamente scollegare il filo.
Raddrizzamento e Amperometri AC
Il raddrizzamento è il processo di conversione di un segnale AC (corrente alternata) in un segnale DC (corrente continua). La corrente AC alterna la polarità, fluendo in una direzione e poi nell’altra, cambiando costantemente direzione. Per convertire un segnale AC in DC, è necessario eliminare o “raddrizzare” la metà negativa dell’onda AC. Ciò viene tipicamente fatto utilizzando un diodo, che è una valvola unidirezionale per il flusso di corrente.
Fonti di Corrente AC
Ci sono diverse fonti di corrente AC, tra cui:
- Griglia Elettrica: Comunemente utilizzata per la distribuzione di energia nella rete elettrica.
- Generatori: Macchine che convertono l’energia meccanica in energia elettrica.
- Inverter: Dispositivi che convertono la tensione DC in tensione AC.
- Trasformatori: Utilizzati per cambiare la tensione della corrente AC nella distribuzione di energia.
Tipi di Corrente Elettrica
Ci sono tre tipi di corrente elettrica:
- Corrente Diretta (DC): Flusso di carica elettrica che scorre in una direzione.
- Corrente Alternata (AC): Flusso di carica elettrica che cambia direzione periodicamente.
- Corrente a Impulsi DC: Utilizzata in applicazioni specializzate come la saldatura e l’elettrolisi.
Flusso della Corrente Elettrica
In situazioni elettrostatiche, il campo elettrico è zero all’interno del conduttore e non c’è corrente. Tuttavia, le cariche all’interno del conduttore non sono completamente a riposo. In un metallo ordinario come il rame o l’alluminio, alcuni degli elettroni sono liberi di muoversi all’interno del materiale conduttore. Questi elettroni si muovono casualmente in tutte le direzioni, simili alle molecole di un gas, ma con velocità molto maggiori. Quando viene applicata una differenza di tensione attraverso un conduttore, crea un campo elettrico all’interno del materiale che esercita una forza sugli elettroni liberi, causando il loro movimento e quindi la corrente elettrica.
Perché Utilizziamo la Corrente AC in Casa?
Il motivo principale per cui utilizziamo la corrente AC in casa invece della DC è che la corrente AC è molto più efficiente da trasmettere su lunghe distanze. La corrente AC può essere facilmente trasformata in diversi livelli di tensione utilizzando trasformatori, consentendo trasmissioni ad alta tensione e corrente bassa, riducendo così le perdite di potenza dovute alla resistenza nei cavi. Inoltre, i generatori AC sono più efficienti e convenienti da costruire e mantenere rispetto ai generatori DC. Un altro motivo per l’uso della corrente AC è che è più sicura della corrente DC a livelli di tensione più elevati.
Analogia Elettrica e Idraulica
L’analogia idraulica è un utile strumento didattico per comprendere come funzionano i circuiti, associando la corrente elettrica al flusso volumetrico dell’acqua nel tempo. La resistenza elettrica è paragonabile al diametro del tubo o agli ostacoli nel tubo che rallentano il flusso dell’acqua.
