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 la soglia della curva → termico (lento). Oltre la soglia della curva (B 3× · C 5× · D 10× In) → magnetico (istantaneo).
DDR / toroide — corrente residua
Come un differenziale «percepisce» una dispersione di corrente verso terra
Soglia di intervento: 30 mA
✓ Sotto soglia — 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. A ≥ 30 mA il DDR interviene (Art. 4.1.5.2.1).
Discussione
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