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L'elettrotecnica è quel settore della tecnica che si occupa dello studio e delle applicazioni
pratiche dell'elettricità. In particolare, quel settore specializzato nella produzione,
trasporto, distribuzione e utilizzo dell'energia elettrica. L'Energia Elettrica è una fonte
secondaria di energia in quanto ricavata dalla trasformazione di energia di altra natura, detta
primaria (chimica, meccanica). L'energia elettrica è prodotta in due forme: in
corrente continua, in corrente alternata
. La seconda è stata preferita alla prima per la sua facilità di trasformazione e
trasporto, quindi per le sue caratteristiche di efficienza che limitano le perdite dovute
all'effetto Joule. L'effetto Joule è quel fenomeno di riscaldamento dei conduttori dovuto alla
resistenza elettrica che questi oppongono al passaggio della corrente (peculiare per ogni
materiale utilizzato). Per chiarire il concetto è necessario introdurre una delle leggi
fondamentali dell'elettrotecnica, la legge di Ohm. Essa ci dice
che la differenza di potenziale misurabile ai capi di un conduttore è data dal prodotto della
resistenza del conduttore per l'intensità di corrente in esso circolante
(corrente continua).
V = R * I in unità di misura
Volt = Ohm * Ampere in simboli
V = Ω * A
Senza entrare troppo nei dettagli, sappiamo che la Potenza dissipata è data
(sempre in corrente continua) dal prodotto della tensione per
la corrente circolante, in breve:
P = V * I in unità di misura
Watt = Volt * Ampere in simboli
W = V * A
Sostituendo V con R * I avremo anche
che:
P = R * I * I e cioè P = R * I2
come si può vedere dalla formula la potenza dissipata è proporzionale alla resistenza, ma è
anche proporzionale al quadrato della corrente circolante! Visto che la resistenza elettrica
oltre un certo valore non può essere limitata per questioni meccaniche, è preferibile di gran
lunga limitare la corrente elettrica circolante. Per far ciò, si innalza proporzionalmente la
tensione di trasporto.
Ad esempio:
P = 220 * 5 = 1100W - P = 1100 * 1 = 1100W
Ora supponendo di avere una resistenza elettrica totale dei conduttori di
10Ω avremo che nel primo caso abbiamo una dissipazione
termica di 250W, mentre nel secondo caso di solo
10W corrispondente, in termini percentuali, ad una perdita
rispettivamente del 22,73%, e del 0,91%.
Per innalzare o diminuire la tensione elettrica si utilizza una macchina chiamata
trasformatore che però, per poter funzionare, necessita di una
corrente alternata. Il trasformatore elettrico è una macchina statica, cioè non ha parti in
movimento, tra le più efficienti costruite dall'uomo. Infatti, il suo rendimento, dipendente
dalle caratteristiche costruttive e dai materiali utilizzati, può arrivare fino al 99%.
L'effetto Joule o dissipazione termica esplica i suoi effetti allo stesso modo con le correnti
alternate, ma, per poterlo calcolare bisogna introdurre delle variabili tipiche della corrente
alternata.
Con questo spero di aver spiegato il motivo della scelta della corrente alternata quale forma
di utilizzo della energia elettrica, e che tutti noi abbiamo disponibile nelle nostre case.
Per concludere, un esempio di utilizzo di energia elettrica in corrente continua è rappresentato
dalla ferrovia, che utilizza i 3000V nominali per far funzionare i motori delle locomotive
elettriche.
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elettrotecnica