Che cosa è la fase? Per analogia, consideriamo due robusti cani husky che tirano una slitta, ciascuno collegato al mezzo con delle lunghe briglie. Quando i due animali corrono vicini e allineati i loro sforzi fanno avanzare velocemente la slitta: il loro tiro è “in fase”. Se uno dei due husky decide di deviare un poco dalla pista, verso destra, mentre il secondo continua nella solita direzione, la velocità della slitta diminuirà, perché una parte degli sforzi del cane di destra non contribuisce più a far avanzare la slitta lungo il tracciato. Si può dire quindi che i due cani non corrono “in fase” quando uno tira in una direzione e uno in un’altra. Maggiore è l’angolo di sfasamento tra gli husky e meno veloce avanzerà la slitta.
La stessa cosa vale per la tensione e per la corrente: quando la tensione spinge in una direzione e la corrente se ne va in un’altra, la potenza utile cala, come avviene con gli husky. La potenza elettrica si calcola infatti facendo il prodotto tra tensione e corrente, e il risultato lo si moltiplica per l’angolo di sfasamento. Per poter fare in pratica il calcolo dello sfasamento, si considera il valore del coseno dell’angolo formato dalla direzione della tensione e quella della corrente: questo valore varia tra zero e uno. Più grande è lo sfasamento e più il valore del coseno dell’angolo si avvicina a zero, per cui al limite il prodotto: tensione per corrente per zero, diventa zero, come quando i cani tirano in direzioni opposte. Gli elettricisti chiamano convenzionalmente (si pronuncia fi cioè il simbolo che lo indica è Φ φ) l’angolo di sfasamento.
La potenza elettrica
In corrente continua la potenza si esprime in watt e indica il prodotto del valore della tensione per il valore della corrente:
P (watt) = V (volt) • I (ampere)
La potenza (attiva) in corrente alternata è quella effettivamente assorbita. Si misura in watt e viene calcolata con la formula:
\( P = V • I • cos φ \) → dove 0 è l’angolo di sfasamento tra la tensione e la corrente.
NB. Quando andate all’estero ricordatevi di verificare il valore della tensione; per esempio, in Francia è 220 volt, ma negli Stati Uniti è la metà: 110 volt.
Effetto joule
Quando una corrente I attraversa una resistenza R quest’ultima si riscalda: questo fenomeno si chiama effetto Joule, ed è evidente per esempio nel filamento di una lampadina, nelle stufe elettriche, nei ferri da stiro e nei fusibili posti a protezione degli impianti elettrici. Nei circuiti elettrici, se la corrente supera il limite previsto, l’effetto Joule crea surriscaldamento e deterioramento dei componenti.
La legge di Ohm
I viste una relazione molto semplice che permette, conoscendo due tra le tre grandezze V (tensione), I (corrente) e R (resistenza), di ricavale la terza. Si tratta della Legge di Ohm:
\( V = R • I \)
In altre parole: la tensione è uguale al prodotto h i il valore della resistenza e il valore della corrente. Da cui si ricava che:
\( I = V/R → R = V/l \)
e anche:
\( P = V • I → P = R • I • I \)
ovvero:
\( P = R • I^2 \)
La potenza (W) è direttamente proporzionale al valore della resistenza (R) e al quadralo del valore di corrente (I) che circola nell’impianto o circuito. Questa semplice equazione è utile per capire meglio come affrontare il capitolo consumi e risparmio di energia.
La caduta di tensione
Quando una corrente elettrica I scorre attraverso una resistenza R, tra l’ingresso é l’uscita della resistenza si crea una diminuzione di tensione ovvero una caduta di tensione.
Il calcolo di questa diminuzione, cioè della tensione misurata ai capi della resistenza, si esegue con la Legge di Ohm:
(V) caduta di tensione = R • I
In un impianto elettrico la resistenza R dei cavi si può considerare costante. La caduta di tensione può mutare solo al variare della corrente assorbita. L’effetto è evidente nel vano scale di alcuni edifici dove, alla partenza della pompa dell’autoclave, si ha un momentaneo abbassamento della luminosità delle lampade: un maggior assorbimento di corrente ha prodotto una maggiore caduta di tensione.
La corrente di picco
La corrente di picco è l’intensità di corrente che un circuito assorbe solo per un breve istante (ed è sensibilmente maggiore della normale corrente di lavoro). Questo effetto si verifica in alcuni circuiti nell’istante in cui si dà tensione: per esempio nel momento in cui si accende la TV. Proprio per la breve durata del fenomeno, l’intensità della corrente di picco non è misurabile con un normale tester.
Anche quando un motore elettrico si mette in moto ( per esempio quello della lavatrice ), per un breve tempo c’è un assorbimento di corrente superiore al normale, che a volte è sufficiente a far scattare l’interruttore di protezione accanto al contatore.
