Siete vecchi tanto quanto l'ultima volta in cui avete cambiato idea.
LA CORRENTE ALTERNATA (2)
… studiare, studiare ed ancora studiare,
è il solo modo di capire quanto possa
essere grande sia la propria ignoranza!
CICLI AL SECONDO
Tornando alla bobina avvolta sul rotolo di cartone della
carta da toilette.
L'introduzione del magnete nella bobina e quindi la sua
estrazione rimozione rappresentano un ciclo .
Se potessimo eseguire la manovra di inserimento e di
estrazione del magnete dalla bobina ogni secondo, la
polarità di tensione indotta sarebbe variata ad un ciclo
ogni secondo.
In meccanica questo viene chiamato giri al secondo .
In elettrotecnica ed in elettronica una volta erabamo
abituati a chiamarli cicli al secondo, ma oggi utilizziamo
l'Hertz .
Così, quando incontriamo l' Hertz, si pensa
immediatamente ai ' cicli al secondo ' .
Il metodo sopra esposto per generare una FEM è stato il
primo metodo utilizzato per la generazione della corrente domestica.
Sebbene che il metodo utilizzato per produrre la prima corrente domestica non era l' induzione
elettromagnetica ma era la corrente continua ( DC) .
La tensione alternata, collegata alla rete domestica, fornita dalla rete elettrica, ha delle
variazioni di polarità di ben 50 volte al secondo ( 50 Hertz ) e raggiunge 240 Volt RMS
( ! non chiedere ora ..... lo vedremo più tardi) .
COME SI MUOVONO GLI ELETTRONI
Abbandoniamo la nostra bobina sul rotolo di carta igienica e guardiamo in realtà come la
tensione alternata viene generata dalla Centrale Elettrica.
Il dispositivo che genera la corrente domestica è chiamato generatore .
Esso funziona dalla creazione di un movimento relativo tra un conduttore ed un
campo magnetico .
A lato, in figura 1, è mostrato un generatore di corrente alternata
semplificato.
I segmenti rosso ed azzurro sono il polo nord e il polo sud di un
magnete permanente. Tra il magnete , immerso nel campo
magnetico, abbiamo una bobina di filo . Per semplicità sono
mostrate solo due spire ma in pratica le spire sono moltissime.
La bobina in un generatore è chiamato armatura. Le estremità
della bobina sono collegate ad un galvanometro tramite anelli
e spazzole .
Vogliamo far ruotare l' indotto ( la bobina) e non vogliamo che
i fili di collegamento si attorciglino dove si collegano al galvanometro, così li colleghiamo
degli anelli metallici. L'armatura è nella posizione di partenza( verticale) . Stiamo per ruotare
l’armatura in senso orario .
Guardate il galvanometro . Si noti come il suo indice è al centro del quadrante quando non si
ha nessuna tensione applicata .
La Figura 2 mostra cosa succede quando abbiamo ruotato
l'armatura in senso orario di circa 1/4 di giro (o 90 gradi) .
Il galvanometro ha deviato il suo indice verso destra indicante
una una tensione indotta nell'armatura . Nello schema non
abbiamo mostrato ancora la posizione dell'indotto a 90 gradi.
Al 90 ° grado la tensione indotta risulterà massima, perché a
90 gradi abbiamo il massimo movimento relativo tra l'armatura
ed i poli del magnete permanente .
In figura 3 l'armatura ha passato i 90 gradi . E 'a circa 170 gradi,
quasi 1/2 di giro .
Guardate il galvanometro . È caduto ed è quasi di nuovo a zero
( il centro ) .
Raggiungerà effettivamente il centro ( zero) quando l'armatura
raggiunge 180 gradi, o 1/2 giro
In figura 4 l'armatura è a 180 gradi e la tensione indotta sul
galvanometro è zero .
Abbiamo ormai raggiunto la metà di un ciclo .
In figura 5 l'armatura è a circa 240 gradi .
Guardate cosa è accaduto al galvanometro.
Esso ha compiuto una deviazione in direzione contrario
dallo zero.
Questo indica che la tensione indotta ha cambiato la sua
polarità.
La tensione massima indotta avverrà a 270 gradi o 3/4
di giro .
Dopo aver attraversato 270 gradi la tensione indotta
comincierà di nuovo a scendere verso lo zero ed il galvanometro raggiungerà lo zero quando
l'armatura sarà tornata nella posizione mostrata in figura 1 .
Nelle pagine successive discuteremo la forma della tensione prodotta dal generatore
di corrente alternata in modo più dettagliato .
Ci si potrebbe chiedere perché usiamo la corrente alternata (AC) nella fornitura domestica .
Sembra che ci siano un sacco di problemi con tutti quegli elettroni cambiano direzione
50 volte al secondo .
Ci sono molti vantaggi significativi della corrente alternata rispetto alla corrente continua,
ma mi dispiace , ma io non ho intenzione di andare oltre in quel momento.
È interessante notare che Thomas Edison abbia sostenuto la DC per la distribuzione
di corrente domestica sostenendo che era più sicura . Tesla invece sosteneva la AC come
più efficiente mezzo di distribuzione di energia .
Edison per la distribuzione di energia, tuttavia la distribuzione AC di Tesla è quella che alla
fine ha vinto e per una buona ragione .
Tra l'altro , la differenza tra un generatore di AC ed un generatore CC è molto poca .
Un generatore di AC ha anelli come quellio mostrati qui sopra .
Un generatore DC ha un dispositivo collegato all'armatura chiamato un commutatore,che
fornisce una uscita di CC dai generatori.
Purtroppo o per fortuna non hai bisogno di sapere come funziona .
Non dimenticare la legge di Faraday ....
Quando esiste un movimento relativo tra un
conduttore e un campo magnetico una FEM
(forza elettromotrice) viene indotta nel conduttore .
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