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Cosa significano i termini "corrente continua" e "corrente alternata" e quale è il loro impiego.
In quali circuiti sono disponibili la corrente continua ed in quali la corrente alternata.
Precisazione
La corrente è una conseguenza del fatto che un generatore viene collegato ad un circuito elettrico chiuso. In genere è il generatore che impone al circuito, generando tensione, il tipo di corrente che può essere continua o alternata. Ritengo quindi corretto iniziare a descrivere la tensione continua e la tensione alternata:
- la tensione continua
è quella prodotta dalle pile, dalle batterie delle auto o dalle batterie ricaricabili, dalle dinamo e dagli alimentatori elettronici stabilizzati e dalle celle fotovoltaiche. Questi sono tutti generatori di tensione continua. La caratteristica fondamentale dei generatori di tensione continua consiste nel presentare ai morsetti una polarità fissa (un polo positivo ed uno negativo). La corrente continua che ne consegue è un movimento di cariche elettriche che procede nella stessa direzione (nota 1):
- * i generatori in tensione continua hanno un morsetto (polo) positivo ed uno negativo.
- * si usano quando gli utilizzatori che devono essere collegati hanno bisogno di una tensione polarizzata (coè positiva da una parte e negativa dall'altra) come è per gli apparecchi elettronici, i motori DC, i caricabatterie, le celle di elettrolisi ...
- la tensione alternata
è quella disponibile "in casa", è prodotta dagli alternatori delle centrali elettriche (nota 2). In corrente alternata (ca) la polarità dei morsetti si inverte continuamente ad un ritmo costante sotto forma di un onda sinusoidale che, in Europa, si ripete 50 volte al secondo. La tensione di casa a 230 volt è una tensione alternata a 50Hz (Hertz o volte al secondo). La corrente circolante nei circuiti dell'impianto elettrico di casa è una corrente alternata ed è un movimento di cariche elettriche di va e vieni incessante (nota 3).
* i generatori in corrente alternata non hanno un morsetto (o polo) positivo ed uno negativo.
* si usa quando gli utilizzatori che devono essere collegati possono funzionare senza polarizzazione (come le lampadine o i riscaldatori, boiler, forni...).
* si usa per alimentare i motori asincroni monofasi del frigorifero o della lavatrice (nota 4) ed i motori asincroni trifasi delle macchine elettriche (anche detti motori ad induzione).
* si usa quando si vuole avere tensione con valori diversi grazie all'impiego dei trasformatori come nel caso di alimentazione di apparecchiature elettroniche funzionanti tutte a tensioni molto più basse dei 220 volt.
* è possibile usarla per alimentare apparecchiature elettroniche grazie alla presenza di raddrizzatori e filtri che permettono di ottenere una tensione continua a partire da una tensione alternata.
Qualcosa di più sulla corrente alternata (...di casa) qui.
Per riepilogare ecco un video. Per approfondire vai qui.
Qui una simulazione realizzata con Scratch prodotta per illustrare la misurazione di tensioni continue ed alternate. Se desideri una spiegazione vai alla scheda qui.
E' anche disponibile una simulazione realizzata con Scratch che illustra il moto delle cariche in un circuito elettrico a corrente continua ed a corrente alternata. Se interessa c'è la relativa scheda di lettura.
L'uso di macchine o di apparecchi elettronici permette di ottenere tensioni continue a partire da tensioni alternate e viceversa.
Si può convertire una tensione alternata in una tensione continua con i raddrizzatori (wikipedia) ed una tensione continua in una alternata con gli inverter.
Precisazioni
I motori DC (Direct Current ovvero a corrente continua CC) vanno alimentati da tensioni continue ed hanno il senso di rotazione che dipende dalla polarità dell'alimentazione.
L'energia in corrente continua si può immagazzinare e cioè conservare in accumulatori che la possono restituire in un momento successivo.
Le lampade ed i riscaldatori sono insensibili alla polarità di alimentazione e funzionano allo stesso modo sia in continua che in alternata.
Le dinamo producono tensione continua ma quella della bicicletta e quella delle automobili sono in realtà degli alternatori.
Gli alternatori producono tensione alternata è questo tipo di energia non si può immagazzinare. Nelle automobili ci sono alternatori, non più le dinamo, e la tensione alternata viene raddrizzata con diodi per rendere possibile l'accumulo di energia nella batteria che funziona solo a corrente continua.
I motori di avviamento dell'automobile, i tergiscristalli, gli alzavetri sono tutti motori a tensione continua perchè la batteria fornisce solo quel tipo di tensione
I motori asincroni non hanno bisogno di spazzole, sono poco rumorosi e non fanno scintille ma funzionano solo in corrente alternata.
i motori a spazzole eccitati in serie, adattati allo scopo, funzionano sia in continua che in alternata (il motore del trapano è di questo tipo)
I trasformatori, che permettono di cambiare a piacimento la tensione, funzionano solo in corrente alternata (AC o alternating current).
Note
nota 1: a temperature ordinarie le cariche elettriche si muovono in continuazione per agitazione termica oscillando intorno alla propria posizione ma lo spostamento complessivo è nullo; la corrente elettrica, come movimento delle cariche elettriche in una direzione, va intesa come moto di deriva aggiunto a quello di agitazione termica che si risolve in uno spostamento collettivo di cariche in una data direzione.
nota 2: le celle fotovoltaiche producono tensione continua a valori anche elevati e pericolosi; per alimentare gli elettrodomestici la tensione deve però essere alternata a 230V/50Hz. Per avere tensione alternata da una tensione continua si usano gli inverter.
nota 3: in corrente alternata lo spostamento medio delle cariche è nullo. Se si collega uno strumento misuratore a indice di tipo magnetoelettrico (come i tester analogici), senza dispositivi di raddrizzamento, si osserva che il valore misurato è zero perché l'indice dello strumento non ce la fa a seguire delle oscillazioni così rapide. Zero è infatti il valore medio della corrente alternata. Per effettuare misure in corrente alternata occorrono strumenti con diodo raddrizzatore oppure strumenti di misura non polarizzati o che misurano il valore efficace. Anche se lo spostamento medio delle cariche è nullo non è nulla l'energia elettrica che viene trasmessa in quanto anche la tensione si inverte continuamente e basta che lo facciano insieme (essere in fase). È quello che succede con i pistoni del motore, vanno su e giù e sono sempre lì ma il gruppo biella-manovella trasforma il loro spostamento nullo in una rotazione continua.
nota 4: alcuni motori a spazzole, come quelli del trapano o del frullatore ed altri elettrodomestici, hanno un avvolgimento di induttore collegato in serie all'indotto così da poter funzionare anche in corrente alternata ... con molto rumore e scintille.