Nozioni generali
Principi elettrici visualizzati in modo animato e interattivo: modifichi i parametri con gli slider e vedi subito l’effetto. Niente formule isolate — tutto in un contesto visivo.
Grandezze fondamentali e componenti
Intensità (corrente)
La corrente = il flusso di carica elettrica attraverso un conduttore
Corrente I
8 A
1 A
1 C/s
I = Q / t
La corrente elettrica I = quanta carica (elettroni) passa al secondo attraverso un conduttore. I = Q/t; unità: Ampere (A); 1 A = 1 C/s. Aumenta I → gli elettroni scorrono più veloci.
Tensione
La tensione = la differenza di potenziale che «spinge» la corrente (come la pressione dell’acqua)
Tensione U
12 V
1 V
1 J/C
La tensione U = la differenza di potenziale elettrico tra due punti; è la «pressione» che spinge la corrente (analogia: la differenza di altezza dell’acqua). Unità: Volt (V); 1 V = 1 J/C.
Resistenza
Si oppone al passaggio della corrente; a tensione fissa, R maggiore → corrente minore
Resistenza R
6 Ω
I = U/R
2,00 A
U
12 V
R = U / I = ρ · L / S
La resistenza R si oppone alla corrente. A U fissa, I = U/R (R doppia → corrente dimezzata). R = ρ·L/S (aumenta con la lunghezza, diminuisce con la sezione). Unità: Ohm (Ω). La corrente attraverso R produce calore: P = I²·R.
Potenza
L’energia consumata al secondo: P = U · I
Potenza P
60 W
P = U · I · 1 W = 1 V · 1 A
La potenza P = l’energia consumata al secondo = il prodotto della tensione e della corrente (l’area U×I). Unità: Watt (W). La lampadina illumina di più quando P aumenta.
La legge di Ohm
Modifica la tensione e la resistenza; la corrente scorre più veloce o più lenta
Corrente I = U / R
2,00 A
Potenza P = U · I
24 W
I = U / R · P = U · I
Le particelle scorrono più veloci quando la corrente è maggiore. Con R più piccola o U più grande → I aumenta.
Il triangolo della potenza
Come la potenza apparente si suddivide in attiva (P) e reattiva (Q), in funzione di cos φ
Attiva P
8,5 kW
Reattiva Q
5,3 kVAr
Potenza apparente S
10 kVA
P = S · cos φ (kW, utile) · Q = S · sin φ (kVAr, reattiva) · S = √(P² + Q²) (kVA). Un cos φ più basso → più potenza reattiva inutile.
Frequenza e periodo
Quante oscillazioni al secondo compie una tensione alternata
Frequenza f
2 Hz
Periodo T = 1/f
0,50 s
La frequenza (Hz) = il numero di cicli al secondo; il periodo T = 1/f. La rete in Romania: 50 Hz (T = 20 ms).
Induttanza (Henry)
La bobina si oppone alla variazione della corrente; la tensione è sfasata di +90°
U_L = L · di/dt · 1 H = 1 V·s/A
Una bobina immagazzina energia nel campo magnetico e si oppone alla variazione della corrente. In c.a., la tensione sulla bobina è sfasata di +90° in anticipo rispetto alla corrente. L’induttanza si misura in Henry (H).
Capacità (Farad)
Il condensatore si carica e si scarica in modo esponenziale (costante di tempo τ = R·C)
τ = R · C
1,0
Carica
0 %
Il condensatore immagazzina carica: Q = C · U. Si carica in modo esponenziale con la costante di tempo τ = R · C (a 5τ è carico al ~99 %). La capacità si misura in Farad (F).
Campo magnetico
Il campo circolare attorno a un conduttore percorso da corrente
La corrente genera un campo magnetico circolare attorno al conduttore; l’intensità aumenta con la corrente. Il verso: la regola della mano destra (il pollice = la corrente, le dita = il campo).
Corrente alternata → continua e misura
Raddrizzatore — AC → CC
La trasformazione della corrente alternata in continua
Trasformatore (modifica l’ampiezza secondo il rapporto di spire) → ponte raddrizzatore (4 diodi) → condensatore di filtro → tensione continua.
Il trasformatore modifica la tensione secondo il rapporto di spire: U_secondario = U_primario / n. Il ponte (4 diodi) ribalta le semionde negative; il condensatore «riempie» i vuoti (filtraggio). Condensatore più grande → ondulazione più piccola.
Voltmetro e amperometro
Come si collegano correttamente — e cosa succede quando sbagli
Cosa misuri
Collegamento
✓ Corretto. Il voltmetro si collega in PARALLELO con l’utenza; l’amperometro in SERIE.
Voltmetro = resistenza alta, in PARALLELO (misura la tensione ai morsetti). Amperometro = resistenza bassa, in SERIE (la corrente lo attraversa). Invertirli è l’errore classico.
Le leggi di Kirchhoff
Le leggi di Kirchhoff
Come si ripartiscono le correnti e le tensioni in serie e in parallelo
I (total)
0,40 A
U1 / U2
4,0 / 8,0 V
I (comun)
0,40 A
Legge delle tensioni (KVL): sulla maglia, U = U1 + U2. In serie la corrente è la stessa, mentre la tensione si ripartisce in modo proporzionale a R.
In serie: I comune, U si ripartisce (U = U1 + U2 — KVL). In parallelo: U comune, I si ripartisce (I = I1 + I2 — KCL).
Generatori in serie e in parallelo
Come variano la tensione e la corrente quando colleghi più sorgenti
Tensione totale
24 V
In serie (+ a −): le tensioni si SOMMANO → U = U1 + U2. La corrente disponibile resta la stessa. (Es.: 2 batterie da 1,5 V in serie = 3 V.)
Serie = le tensioni si sommano (corrente invariata). Parallelo = la tensione resta, ma aumenta la corrente massima / l’autonomia. In parallelo le sorgenti devono avere la stessa tensione (altrimenti compaiono correnti di equalizzazione).
Sistema trifase
Sinusoidi trifase
Le tre fasi a 120° e la corrente nel neutro quando le squilibri
Equilibrato — la corrente nel neutro ≈ 0 (le tre si annullano vettorialmente).
Ad ampiezze uguali, la somma delle tre sinusoidi sfasate di 120° è zero → il neutro non è caricato. Vedi la pagina «Equilibrio trifase» per il calcolo.
Fasori trifase (sfasamento di 120°)
Le tre tensioni come vettori rotanti, sfasati di 120° — sistema simmetrico
Sistema simmetrico (sfasamenti 120° / 240°) — la somma vettoriale dei tre ≈ 0 (si annullano).
Somma vettoriale (risultante)
0 V
risultante = U_fase × |R⃗ + S⃗ + T⃗| · U_fase = 230 V · simmetrico (120°) → 0
Le tre fasi R/S/T sono vettori (fasori) di uguale lunghezza, sfasati di 120°. Sposta lo sfasamento di S/T e osserva la loro somma vettoriale (risultante) crescere da zero. È una dimostrazione dell’annullamento a 120°: in una rete reale lo sfasamento è fisso a 120°, e la corrente di neutro deriva da carichi disuguali sulle fasi (vedi la pagina „Equilibrio trifase"), non dal cambio dell’angolo.
Stella (Y) — Triangolo (Δ)
I due modi di collegare un sistema trifase
Carico trifase — 3 avvolgimenti (es. motore)
Tensione di fase (L–N)
230 V
Tensione di linea (L–L)
400 V
Tensione sull’avvolgimento
230 V
Cambia solo la tensione sull’avvolgimento: stella = 230 V · triangolo = 400 V
Stella (Y): ogni avvolgimento è collegato tra una fase e il neutro → vede la tensione di fase = 230 V (= U_linea / √3). Corrente di linea = corrente dell’avvolgimento.
Le tensioni di rete sono fisse e normalizzate: 230 V tra fase e neutro, 400 V tra le fasi (U_linea = √3 × U_fase). Con stella/triangolo NON cambiano queste tensioni, ma quanta tensione arriva su ogni avvolgimento: in stella 230 V (fase–neutro), in triangolo 400 V (fase–fase). Per questo l’avviamento STELLA-TRIANGOLO: si avvia in stella (l’avvolgimento riceve solo 230 V → corrente di spunto ridotta), poi si commuta in triangolo per la piena potenza.
Protezioni
Le curve degli MCB — B / C / D
Dove interviene un interruttore automatico: termico (sovraccarico) o magnetico (cortocircuito)
Curva di intervento
Sotto 1,13 × In non interviene. Tra 1,13 × In e l’estremo inferiore della banda (B 3× · C 5× · D 10× In) interviene termicamente, lentamente. Nella banda (B 3–5× · C 5–10× · D 10–20× In) l’intervento non è garantito — può essere termico o magnetico. Oltre l’estremo superiore (B 5× · C 10× · D 20× In) l’intervento istantaneo è garantito, secondo SR EN 60898-1. Il tempo termico mostrato è indicativo: riproduce la forma della curva, non la banda reale dell’apparecchio.
DDR / toroide — corrente residua
Come un differenziale «percepisce» una dispersione di corrente verso terra
Intervento certo a 30 mA · zona incerta 15–30 mA
✓ Sotto 15 mA — non interviene
In funzionamento normale, la corrente che entra sulla fase (L) = la corrente che esce sul neutro (N) → la somma nel toroide = 0. Una dispersione verso terra (contatto, difetto di isolamento) devia una parte della corrente → I_L > I_N; la differenza (la corrente residua) è rilevata dal toroide. Un differenziale da 30 mA interviene con certezza a 30 mA e può intervenire già da 15 mA (0,5 · IΔn, SR EN 61008-1) — per questo le correnti di dispersione cumulate si tengono ben sotto la soglia. L’Art. 4.1.5.2.1 (modificato dagli aggiornamenti 2023) non fissa la soglia di intervento, ma richiede una protezione addizionale con un differenziale non superiore a 30 mA.
Discussione
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