Vale la pena di sperimentare anche l'ingratitudine, per trovare un uomo riconoscente
ELETTRONICA
… studiare, studiare ed ancora studiare,
è il solo modo di capire quanto possa
essere grande sia la propria ignoranza!
Massa
kilogrammo
kg
FORME D’ONDA DELLA CORRENTE ELETTRICA
In generale la corrente elettrica in un circuito può variare nel
tempo; questa variabilità fa sì che l’intensità di corrente istan-
-tanea i diventi una funzione del tempo t.
La relazione i = f(t), rappresentata sul piano cartesiano (t, i),
indica la forma d’onda della corrente e visualizza l’andamento
della corrente nel tempo.
I circuiti elettrici ed elettronici possono funzionare, in teoria,
con grandezze elettriche aventi una qualsiasi forma d’onda; in
pratica vi sono però delle forme d’onda più ricorrenti, alcune
delle quali sono riportate nelle figure 2, 3, 4, 5, 6 e 7.
•
corrente continua (figura 2): il valore della corrente si mantiene costante nel tempo;
il segno positivo indica la circolazione secondo il verso convenzionale, quello negativo
il verso opposto;
•
corrente alternata sinusoidale (figura 3): il valore della corrente cambia nel tempo
secondo una legge sinusoidale che si ripete periodicamente, alternando semionde
positive ad altre negative; di conseguenza, cambia periodicamente anche il verso di
percorrenza della corrente;
•
corrente sinusoidale raddrizzata a doppia semionda (figura 4): la legge di variazione è
ancora sinusoidale, ma le semionde sono tutte positive e, quindi, la circolazione della
corrente avviene sempre lungo il verso convenzionale.
[2]
corrente continua
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
corrente
alternata
sinusoidale
corrente alternata sinusoidale
raddrizzata a doppia semionda
corrente alternata sinusoidale
raddrizzata a semplice semionda
corrente
rettangolare
simmetrica
corrente rettangolare raddrizzata
a semplice semionda
•
corrente sinusoidale raddrizzata a semplice semionda (figura 5): non è consentita la
circolazione delle semionde negative; nei corrispondenti intervalli di tempo l’intensità
di corrente è nulla;
•
corrente rettangolare simmetrica (figura 6):la corrente assume valori alternativamente
positivi e negativi, con semionde di pari durata, durante le quali l’intensità di corrente
rimane costante;
•
corrente rettangolare raddrizzata a semplice semionda (figura 7): rispetto al caso
precedente mancano le semionde negative; nei corrispondenti intervalli di tempo
l’intensità di corrente è nulla.
Le forme d’onda che si ripetono dopo un determinato intervallo di tempo sono dette
periodiche. Elementi caratteristici di una grandezza periodica sono il periodo e la
frequenza, così definiti:
• il periodo è l’intervallo di tempo dopo il quale la grandezza riprende lo
stesso andamento; si misura in secondi o nei suoi multipli e sottomultipli;
• la frequenza è il numero di periodi nell’unità di tempo e quindi rappresenta
il numero di cicli descritti in 1s; si misura in hertz (Hz).
Se, per esempio, una grandezza ha periodo T = 1/50 s, è evidente che in un
secondo il periodo si ripeterà 50 volte, ossia sarà f = 50 Hz. Questo valore è quello
caratteristico della corrente alternata utilizzata nella maggior parte delle applicazioni
elettriche civili e industriali, mentre per gli apparati elettronici (per esempio, nel campo
delle telecomunicazioni) si usano segnali con frequenza molto più elevata.
In generale il periodo e la frequenza sono legati alla relazione f = 1/T
FORME D’ONDA E DENSITA’ DI CORRENTE
Densità di corrente
Si consideri una corrente di intensità I che circoli attraverso un conduttore di sezione
trasversale S, ipotizzando una distribuzione uniforme delle cariche lungo la
sezione.
Si definisce densità di corrente J il rapporto tra l’intensità di corrente e l’area
della sezione stessa, misurata normalmente in ampere su millimetri quadrati:
[4]
L’esame dell’espressione [4] permette di capire il significato di densità di corrente: il suo
valore rappresenta l’intensità di corrente che interessa l’unità di sezione del conduttore.
Per esempio, una densità di corrente di indica che, mediamente, passano 5 A per
ogni millimetro quadrato di superficie trasversale di conduttore.
La densità di corrente rappresenta un indice di sfruttamento della sezione: un elevato
valore di J indica una maggiore corrente a parità di sezione oppure una minore sezione a
parità di corrente. Come si vedrà in seguito, è necessario limitare il valore della densità di
corrente per contenere le perdite di potenza nel conduttore e il conseguente riscaldamento.
Conoscendo la densità di corrente e l’area della sezione è immediato il calcolo dell’intensità
di corrente:
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