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Un generatore elettrico fornisce energia elettrica al circuito.circuito elettrico

Pile, accumulatori, dinamo, alternatori, celle fotovoltaiche sono tutti generatori di tensione (nota 1).

E' il generatore elettrico che fornisce l'energia necessaria alle cariche elettriche per circolare nel circuito e per alimentare gli utilizzatori U inseriti nel circuito (lampadine, televisori, ferri per stirare, frigoriferi, computer, motori elettrici, sono tutti utilizzatori elettrici).

 

Un generatore elettrico non crea energia ma trasforma un tipo di energia (chimica, meccanica, elettromagnetica) in energia elettrica con un processo interno che è capace di produrre una forza elettromotrice che produce la tensione VG tra i suoi morsetti.

 

Il disegno presenta lo schema di un circuito elettrico con un generatore ed un utilizzatore.

Nota: senza un generatore un circuito elettrico non funziona, senza un utilizzatore il circuito elettrico non serve a nulla.

La corrente erogata dal generatore dipende dagli utilizzatori collegati al generatore tramite i fili di alimentazione.

Potenza elettrica erogata dal generatore

Se si conosce il valore della corrente erogata Ie [A] e la tensione VG [V] ai morsetti del generatore si calcola la potenza erogata Pe [W] corrispondente che è uguale a 

Pe= VG*Ie  

ATTENZIONE! Questa formula vale solo per generatori di corrente continua.

 

Energia elettrica erogata

Se si conosce la durata t di funzionamento del generatore che eroga una potenza costante si può conoscere l'energia erogata We [J] con la formula

We = Pe * t

con Pe in W (watt),  

t in s (secondi),

We in J (joule)

 

Se Pe è misurata in kW (kilowatt) e t in h (ore), l'energia calcolata è in kWh (kilowattora) pari a 3.600.000 J.

Se la potenza è variabile, si deve usare un apposito strumento integratore che è il contatore di energia.

Questa grandezza è quella che si usa per misurare l'energia consumata da un apparecchio elettrodomestico e che si deve pagare al fornitore dell'energia.

Per saperne di più vai qui.

 

Capacità di una batteria

Nelle applicazioni con le pile e gli accumulatori non si usa misurare l'energia ma la quantità di carica elettrica complessiva che le batterie sono capaci di erogare prima di esaurirsi,

Qe = Ie *t

Ie in A (ampère)

Q in Ah (amperora)

Q è la grandezza che caratterizza la capacità degli accumulatori delle automobili). Ogni amperora corrisponde a 3.600 C (coulomb) (nota 2).

Una quantità mille volte più piccola, il mAh (milliamperora), caratterizza la capacità delle pile tascabili e permette di calcolarne la capacità e quindi la durata prima di essere considerata scarica.

Per approfondire vai qui.  

 

Il generatore negli schemi elettrici.

Nello studio dei circuiti elettrici si fa distinzione fra generatori ideali e reali. L'argomento va affrontato con maggiore precisone; qui bastano nozioni più spicce: in prima approssimazione i generatori che usiamo sono trattabili come generatori ideali.

Si considerano ideali quei generatori che non cambiano il proprio funzionamento a seconda del carico collegato.

Per saperne di più vai qui.

 

Tipi di generatori

A) Generatori di tensione alternata, detti anche AC current generator, sono

- gli alternatori trifasi delle centrali elettriche, azionati dalle turbine, producono tensioni sinusoidali trifasi a 50Hz (50 cicli al secondo)

- gli alternatori delle automobili, azionati dal motore, che servono a tenere carico l'accumulatore elettrico (detta anche batteria) alimentandolo tramite un raddrizzatore a diodi

- i trasformatori che si possono considerare, ai fini dell'uso e dei calcoli, dei generatori di tensione anche loro se visti dal lato dell'utilzzatore. 

 

B) Generatori di tensione costante nel tempo (o continua), detti anche DC current generator, sono

- le pile usa e getta da 1,5V

- le pile ricaricabili che sono degli accumulatori (dette anche batterie ricaricabilli) da 1,2V

- gli accumulatori auto (detti anche batterie al piombo) da 12V e degli autocarri da 24V.

- le dinamo, azionate da turbine o motori, producono tensioni quasi costanti (nota 3).

- i pannelli fotovoltaici che trasformano l'energia solare in energia elettrica (nota 4)  

 

C) Generatori particolari

- raddrizzatori producono tensione unidirezionale (quasi continua ma non costante, più precisamente unidirezionale pulsante) a partire da una tensione alternata; sono buoni per alimentare motori ma non per apparecchiature elettroniche che sono troppo sensibili agli sbalzi di tensione.

- gli alimentatori stabilizzati producono una tensione costante anche sotto carico grazie ad un controllo automatico realizzato compensando la caduta di tensione con un aumento corrispondente della tensione generata internamente; tutte le apparecchiature elettronche hanno questa alimentazione.

- lo spinterogeno a bobina produce le tensioni elevatissime (15.000V) necessarie alle candele a partire dalla tensione della batteria grazie all'uso intermittente dell'energia magnetica immagazzinata nella bobina (ormai in concorrenza con dispositivi a scarica capacitiva nelle cosidette centraline elettroniche).

- gli inverter producono tensioni alternate a 50 Hz quasi sinusoidali a partire dalla tensione continua fornita da una batteria o da celle fotovoltaiche. 

 

note

nota 1: Nel parlare comune si usa il termine generatore di corrente ma è improprio, in questa pagina si tratteranno solo generatori di tensione, quelli che di solito si usano per le normali applicazioni di alimentazione di apparecchiature . Nella stragrande maggioranza dei casi i circuiti elettrici funzionano grazie alla tensione imposta dai generatori di tensione i quali producono la forza elettromotrice necessaria a fare circolare la corrente in un circuito. Un generatore di tensione può anche essere percorso da corrente inversa o di tipo diverso senza che necessariamente debbano eserci malfunzionamenti. Anzi, un accumulatore sotto carica viene interessato da una corrente invertita rispetto ai poli: la corrente non è uscente dal polo positivo ma entrante e così si carica.

nota 2: per definizione 1A è l'intensità di corrente corrispondente al passaggio di un coulomb al secondo. Un coulomb è una quantità di carica elettrica corrispondente a quella di 6,24*1018 elettroni o protoni.

nota 3: le automobili non hanno più le dinamo ma alternatori; le dinamo producono scintille e sono meccanicamente delicate perchè esposte a rotture del collettore. Le biciclette non hanno mai avuto dinamo, sempre alternatori ... per una lampadina la tensione alternata è identica alla tensione continua.

nota 4: dato che producono tensione costante, non possono alimentare direttamente le apparecchiature domestiche, tutte previste per funzionare a tensione alternata a 50 Hz. Per consentire l'utilizzo domestico e per allacciare i pannelli fotovoltaici alla rete occorre un apparecchio che trasforma la tensione costante in tensione alternata a 50Hz:l'inverter.

 

 

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