Circuiti in corrente alternata

Esaminiamo alcuni tipi di circuito che sono attraversati da corrente alternata.

Il circuito ohmico

In un circuito puramente ohmico, costituito da un alternatore e da una resistenza posti in serie, vale la prima legge di Ohm anche nel caso in cui la corrente presente sia alternata.

Possiamo quindi affermare che la forza elettromotrice alternata è espressa dalla seguente formula:

$ f_(em) (t) = R * i(t)$

Possiamo rappresentare in un grafico l’andamento dell’intensità di corrente e della variazione di tensione, e notare che le due curve hanno lo stesso andamento: quando la tensione si annulla anche la corrente è nulla, mentre quando la tensione raggiunge il valore massimo, anche la corrente è massima.

circuito-ohmico — Grafico dell’andamento dell’intensità di corrente ( curva azzurra ) e dalla variazione di tensione (curva rossa).

Il circuito induttivo

Un circuito puramente induttivo è un circuito teorico, in quanto si ipotizza che la resistenza ohmica presente in esso sia nulla. Il circuito è costituito da un generatore di corrente alternata e un’induttanza; quando la corrente alternata fluisce all’interno di esso, a causa dell’autoinduzione, la corrente viene rallentata a causa di una forza elettromotrice indotta, provocata dalle variazioni del flusso del campo magnetico.

Questa opposizione viene detta reattanza induttiva.

Questo fenomeno spiega come mai in un circuito puramente induttivo non vi sia una caduta di potenziale dovuta alla legge di Ohm.

Si dimostra che l’intensità di corrente che circola nel circuito in funzione del tempo è data dalla seguente formula:

$ i(t) = – frac(f_0)(ω * L) * cos (ω t)$

In questo caso, a differenza dei circuiti ohmici, la corrente induttiva non è in fase con la tensione, a causa della forza elettromotrice indotta che genera uno sfasamento, cioè provoca un ritardo nel passaggio della corrente.

Possiamo rappresentare le curve delle due grandezze con un grafico di questo tipo:

circuiti-induttivi — Grafico dell’andamento dell’intensità di corrente ( curva azzurra ) e dalla variazione di tensione (curva rossa).

Notiamo che quando la tensione è nulla, la corrente raggiunge il valore massimo (positivo o negativo), mentre quando la corrente è nulla, la tensione raggiunge i massimi (positivi o negativi). In particolare, la corrente elettrica ritarda rispetto alla forza elettromotrice di un quarto di periodo.

Il circuito ohmico-induttivo

Il circuito ohmico-induttivo è composto da un generatore di corrente elettrica alternata collegato in serie ad una resistenza e ad un’induttanza.

Quando la corrente alternata circola in un circuito di questo tipo, la sua intensità sarà minore di quella che si avrebbe se la corrente fosse continua, a parità di tensione alternata.

Infatti, la corrente che circola nel circuito viene rallentata sia dalla resistenza presente nel circuito, sia dalla reattanza induttiva dovuta alla forza elettromotrice indotta dalla corrente.

In questo caso, quindi, la combinazione della resistenza ohmica e della reattanza, nel casi di un circuito percorso da corrente alternata, si definisce impedenza.

Il circuito capacitivo

Un circuito capacitivo è caratterizzato da un generatore di corrente elettrica alternata e un condensatore, collegati tra loro.

Nel caso di corrente elettrica continua, la corrente circola nel circuito soltanto finché essa serve per caricare il condensatore; dopodiché si raggiunge una condizione di equilibrio, e il condensatore carico svolge il ruolo di un interruttore aperto, e la corrente non circola nel circuito.

Nel caso in cui, invece, la corrente elettrica sia alternata, dopo un certo periodo di tempo la polarità del condensatore si inverte; in questo modo le armature del condensatore si scaricano per poi ricaricarsi di segno opposto.

A differenza di un circuito puramente induttivo, in questo caso, se la forza elettromotrice è alternata, la corrente elettrica anticipa di un quarto di periodo la forza elettromotrice; possiamo rappresentare le curve delle due grandezze con il grafico seguente: