Fisico

Corrente continua

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Enzo De Angelis

IL corrente continua (CD) è il flusso di particelle caricate nella stessa direzione, normalmente all'interno di un driver o in altri mezzi. Queste particelle cariche possono essere elettroni, nel caso di un materiale come il rame o ioni di natura diversa.

Questo è il tipo di corrente che viene generato quando una batteria o una batteria è collegata a una lampadina per accenderla, come mostrato nella seguente immagine:

Figura 1.- Semplice circuito di corrente continua. Fonte: f. Zapata.

Succede che gli atomi di metallo come rame, argento e altri abbiano almeno un elettrone che si muove facilmente all'interno del materiale. In condizioni normali questo movimento è casuale, ma non appena viene stabilita una potenziale differenza tra le estremità del conducente, gli elettroni possono essere spostati nella stessa direzione, creando così una corrente elettrica diretta.

Poiché i metalli hanno questi elettroni liberi, sono conduttori di buona corrente, tuttavia tutti i materiali possono condurre corrente elettrica in misura maggiore o minore.

Essendo la corrente e un flusso di carichi nel tempo, matematicamente è definita come la quantità di carica elettrica ΔQ, che circola attraverso la sezione trasversale di un driver durante un intervallo di tempo Δt:

I = Δq/Δt

L'unità per la corrente elettrica nel sistema internazionale se è l'amperium, abbreviata e equivalente al Coulomb/Second (C/S).

Come viene generata la corrente continua?

La corrente continua necessita di un circuito chiuso per fluire e può essere generato in diversi modi. Una delle più comuni è attraverso le batterie (batterie), celle a combustibile e accumulatori, che hanno due terminali fissi e segni opposti.

All'interno delle batterie, vengono prodotte reazioni chimiche che separano i carichi elettrici e stabiliscono la differenza potenziale necessaria per la corrente.

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Separati i carichi, gli elettroni lasciano il terminale negativo, dove sono al massimo potenziale e sono attratti dal terminale positivo di minore potenziale, muovendosi attraverso il circuito nella stessa direzione.

Nel tempo, le reazioni chimiche diminuiscono e la batteria si esaurisce. Nonostante la corrente che produce, anche essendo un'intensità ridotta, rimane corrente diretta.

Conversione di corrente alternata alla corrente continua

figura 2. Schema di corrente continua e corrente alternativa

Un altro metodo per ottenere la corrente continua è con la conversione della corrente alternata. La corrente che raggiunge le case è alternativa, quindi la sua direzione cambia cicle, ma può diventare corrente continua con determinati elementi di circuito come diodi, condensatori e trasformatori.

Questi elementi sono responsabili di mantenere la corrente che scorre in una direzione. Sembra un po 'complicato, ma i circuiti necessari, noti come circuiti raddrizzati, non sono difficili da implementare. Il processo inverso, ovvero modificare la corrente continua in corrente alternata è un po 'più complesso, sebbene possa anche essere fatto.

La corrente alternata è preferita per l'uso di massa perché è più facilmente trasportata e distribuita e con meno perdite, dalle stazioni di generazione. Per questo motivo, se un dispositivo è progettato per funzionare con corrente continua, è sempre dotato di un dispositivo o di un caricabatterie con cui trasmettere.

Circuiti di corrente continua

Un circuito di corrente continua include una serie di elementi come resistenze, condensatori e altri, collegati dalla guida dei fili e alimentati a una fonte di tensione diretta.

Esistono simboli specifici per ciascuno di questi elementi, ad esempio fonti di tensione diretta, che forniscono la corrente DC sono simboleggiate da due linee parallele di diversa lunghezza o un cerchio con il simbolo dell'uguaglianza all'interno.

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Nella seguente immagine V è la tensione e io è la corrente. Si noti che la corrente è disegnata dal polo positivo della batteria, sebbene sia noto che sono gli elettroni, del carico negativo, che trasportano la corrente. Questo viene fatto per convenzione.

Figura 3. Simboli di tensione utilizzati nei circuiti di corrente continua. Fonte: f. Zapata.

Un altro elemento comune nei circuiti di corrente continua è resistenza. Tutti i conducenti hanno una certa opposizione o resistenza al passaggio della corrente e il loro simbolo è una linea dendata.

Il filamento del bulbo ha resistenza, in questo modo, il circuito nella Figura 1 è schematicamente rappresentato come mostrato nella figura inferiore.

Una volta chiuso l'interruttore S, la corrente può fluire e passare attraverso la resistenza R, causando la illuminazione del filamento di lampadina e emette anche il calore.

Figura 4. Rappresentazione schematica di un circuito di corrente continua, a sinistra con l'interruttore aperto non esiste una corrente e a destra, con l'interruttore chiuso è stabilita una corrente continua. Fonte: f. Zapata.

Legge di Ohm

La legge di Ohm viene utilizzata per risolvere semplici circuiti a corrente continua come la sezione precedente, essendo valida per un gran numero di materiali conduttivi:

V = i ∙ r

Dove v è la tensione, i è l'intensità della corrente e r è la resistenza elettrica. Nelle unità del sistema internazionale, la tensione viene misurata in Volt (V), la corrente in AMP (A) e la resistenza in OHM (ω).

Esempio numerico

Se la resistenza del circuito precedente è r = 150 Ω e la tensione è 12 V, la corrente che scorre attraverso il circuito è:

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I = v/r = 12 V/150 Ω = 0.08 a

Applicazioni a corrente continua

Batterie e batterie

Le batterie e le batterie che gestiscono orologi e giocattoli forniscono corrente continua. Sono disponibili in diverse dimensioni e tensioni in base alle esigenze di progettazione.

La batteria dell'auto è un altro esempio di utilizzo della corrente continua, grazie al quale il sistema di luce e il motore di avviamento funzionano.

Caricatori per laptop e telefoni cellulari

La stragrande maggioranza delle apparecchiature elettroniche portatili per uso domestico sono alimentate con corrente continua e sono fornite con una batteria e un caricabatterie.

Celle fotovoltaiche

Sono costituiti da circuiti elettronici per catturare e convertire la luce solare in energia elettrica attraverso l'effetto fotoelettrico. Questi dispositivi forniscono sempre una corrente continua, che può essere convertita in corrente alternata da un investitore.

Esempi di corrente continua

Come precedentemente spiegato, la corrente continua è quella che scorre nello stesso senso, tuttavia, la sua grandezza può essere variabile. Ad esempio, quando viene scaricata una batteria comune, l'attuale che produce è inferiore a quando era nuova.

Nelle immagini seguenti vengono mostrati diversi esempi di corrente continua, a partire da una corrente costante nel tempo. Gli altri sono variabili, tuttavia, tutti fluiscono nella stessa direzione, quindi sono correnti dirette.