di ALDO DEL FAVERO
N
aturalmente maggiore è la potenza maggiore è il riscal damento subito dal componente e se si superano certi limiti è possibile che il componente, sia esso una semplice re
sistenza o altro, bruci: perciò il limite massimo di potenza dissi-pabile di un determinato componente è sempre specificato e non va mai superato. Se ad esempio una resistenza da 10 ohm può dissipare una potenza massima di 0,5 watt, ciò significa che la massima differenza di potenziale che può esserle applicata è di circa 7 volt: infatti la corrente corrispondente è pari, per la legge di Ohm, a 0,7 ampere e dunque la potenza dissipata ir esto caso è
P = 7 V 0.7 A = 0,49 W
valore appena al di sotto del limite massimo consentito.
Come è noto il fenomeno del riscaldamento prodotto dalla corrente nelle resistenze ha applicazioni vastissime (stufe elettriche, fornì elettrici e tantissimi altri apparecchi di uso comune): ci sof
fermiamo brevemente solo sull’utilizzazione del fenomeno nel cam po dell’illuminazione elettrica per mezzo di lampade a filamento.
Non è certo il caso di dilungarsi nella descrizione della comu
nissima lampadina elettrica: basti dunque dire che l’elemento di maggiore importanza di cui essa è composta è il filamento, un filo conduttore sottilissimo per offrire un’elevata resistenza, che si ri
scalda diventando immediatamente incandescente ed emettendo di conseguenza luce (fig. 65). Come si sa le lampadine hanno sempre specificata la potenza espressa in Watt e la tensione che deve essere loro applicata per dissipare tale potenza: se si supera perciò la tensione prescritta aumenta di conseguenza la potenza svolta e la lampadina, dopo un breve tempo, brucia, in quanto il filamento non sopporta la maggiore temperatura a cui è soggetto e quindi si rompe.
Precedentemente si era parlato della corrente continua, defini
ta come una corrente la cui intensità non varia nel tempo e cioè assume un valore sempre costante; affinché dunque un certo con
duttore sia attraversato da una corrente continua occorre che ai suoi capi sia applicata una tensione pure continua, ovvero costante nel tempo. L’andamento della corrente continua in funzione del tempo può essere rappresentato graficamente da una retta parallela all’asse dei tempi, la cui distanza costante da tale asse è il valore
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In figura 67 vedete rappresentata graficamente una corrente continua, come si nota dall'andamento, l'intensità rimane costante per tutto il tempo in cui il fenomeno è considerato.
Nell'immagine 68 la rappresentazione di un impulso a gradino. Nell’istante tO il segnale in continua passa da un primo livello ad uno superiore Ik in modo teoricamente istantaneo.
I
1«
68
0 t
Figura 69, forma d’onda di un segnale sinusoidale (corrente alternata). Il valore I cambia per ogni Intervallo di tempo t preso in esame passando periodicamente
per l'asse zero.
dell’intensità; questo tipo di rappresentazione è molto comodo e lo useremo spesso, in seguito, tutte le volte che avremo la necessità di illustrare il comportamento di una certa grandezza elettrica o in funzione del tempo, come nel caso appena citato, o in funzione di una qualsiasi altra grandezza da cui essa dipende. Per tali rappre sentazioni si usano due rette perpedicolari orientate chiamate « assi cartesiani »: chiamiamo asse delle ascisse l’asse orizzontale, asse delle ordinate quello verticale ed origine degli assi il loro punto di intersezione. L’origine è il punto zero, cioè il punto da cui si comincia a «contare » quando si devono segnare sugli assi deter minati valori; nel caso quindi della corrente continua (fig. 67) l’origine è l’istante t = 0 in cui la corrente comincia a fluire nel conduttore e il valore segnato sull’asse delle ordinate è l’intensità della corrente. Essendo la corrente continua, negli istanti successivi l’intensità resta invariata e dunque il tracciato corrispondente ri
sulta una retta (o meglio una semiretta, in quanto facciamo coin cidere l’inizio del fenomeno con l’istante t = 0) parallela all’asse delle ascisse. A questo punto possiamo fare un’osservazione: l'istan te t = 0 abbiamo detto che è l’istante in cui la corrente comincia a circolare nel circuito, ossia è l’istante in cui si accende il genera tore e « si dà tensione » in modo che la corrente, il cui valore era zero fino ad un attimo prima, si porta istantaneamente ad un certo valore Ik. Naturalmente l’istantaneità di tale evento costituisce un’approssimazione di comodo, in quanto non può mai accadere che una corrente abbia contemporaneamente intensità nulla ed intensità Ik, ma ciò potrà avvenire soltanto in due istanti successivi, anche se così vicini da poterli considerare coincidenti ncH’iinico punto t = 0. Si suole dire, allora, che nell’istante t = 0 si verifica un «gradino » di corrente di ampiezza Ik od anche, ovviamente, un gradino di tensione di altezza Vk, e in generale si chiamano
« impulsi a gradino » quelle variazioni di corrente o di tensione rappresentabili con forme simili a quella di fig. 68.
D’ora in avanti useremo spesso le espressioni « segnale » e
« forma d’onda » per indicare una tensione e una corrente variabili nel tempo e la loro rappresentazione grafica; allora diciamo che l’impulso a gradino è un segnale la cui forma d’onda è del tipo indicato in fig. 68.
Ci occuperemo ora di un importante tipo di segnali e cioè dei cosiddetti segnali « sinusoidali », la cui forma d’onda è rappre
sentata in fig. 69. Una corrente la cui intensità varia nel tempo come indicato in fig. 69 prende il nome di « corrente alternata »;
il termine sinusoidale deriva dal fatto che matematicamente l’anda
mento della corrente è rappresentalo dall’espressione i (t) = I sen w t
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ovvero tramite la funzione trigonometrica « seno » della variabile w t, dove t è il tempo e w è chiamata « pulsazione » della corrente.
La caratteristicadi una simile forma d’onda è la periodicità, ovvero il fatto che essa ripete la propria forma dopo un certo tempo caratteristico, chiamato periodo ed indicato con T, individuabile graficamente dalla distanza tra due picchi consecutivi della sinu
soide (fig. 70). L’inverso del periodo è chiamato « frequenza » della corrente (o del segnale) e si scrive
1 f = —
T
La pulsazione w è legata al periodo ealla frequenzadalle espressioni w — 2 ~/T = 2 -K f
da cui si può notare come pulsazione e frequenza differiscano solo di una costante moltiplicativa 2 tz. Misurando il tempo in secondi, la frequenza si misura in un’unità di misura chiamata Hertz. Il valore I che compare nell’espressione della corrente alternata rap presenta il valore massimo che raggiunge la corrente alternativa- mente in un verso ed in verso opposto e lo si chiama valore di picco; spesso però le intensità delle correnti alternate sono rappre sentate tramite un secondo valore, chiamato efficace, legato al pre
cedente dalla relazione
iefr - 1/ V2
Dopo aver illustrato il significato dei simboli ed introdotto nuove importanti grandezze come la frequenza, è bene occuparsi almeno brevemente del significato fisico della corrente. Come si può constatare osservando la fig. 70, la corrente cambia segno ogni mezzo periodo, cioè non solo varia la propria intensità nel tempo ma per di più inverte il proprio verso di percorrenza del circuito.
Mentre gli elettroni che costituiscono la corrente continua od anche il tipo impulsivo, come negli esempi fatti all’inizio, hanno un solo verso di circolazione, nel caso della corrente alternata lo sposta mento avviene alternativamente in entrambi i sensi, in quanto il generatore inverte periodicamente la polarità dei suoi morsetti, Cioè, mentre ad esempio la corrente continua la si può immagi nare come un movimento circolatorio di elettroni simile al flusso di acqua in una condotta, la corrente alternata può essere imma ginata come un movimento oscillatorio di elettroni in un verso e in verso opposto che avviene nel conduttore; in questo secondo caso, anche se non avviene propriamente una circolazione, ciò nonostante ogni sezione del conduttore è pur sempre attraversata da delle cariche e dunque, per definizione, in ogni punto del conduttore esiste una corrente di deteminata intensità e verso (fig. 71).
Figura 70. Con T, periodo, si deve considerare l'intervallo di tempo che intercorre fra un picco e l'altro del segnale. Con picco si intende un punto di massimo del segnale.
In figura 71 una rappresentazione del fenomeno della corrente alternata. La corrente alternata è costituita da elettroni che invertono il proprio verso di percorrenza del circuito ad ogni semi-periodo.
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