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La Corrente elettrica e le grandezze correlate
Qualche esempio esplicativo

L'energia elettrica è una forma nobile di energia. Non è palpabile (se non quando si prende la scossa!), nella forma di elettricità statica, come quella del fulmine, era conosciuta fin dall'antichità. Solo, però, dopo la scoperta della Pila da parte di Alessandro Volta, si cominciò a pensare al suo utilizzo. L'energia della Pila si esauriva subito, ma l'elettricità cominciava a dimostrare i suoi effetti.

Molti anni dopo la scoperta di Volta, Michael Faraday intuì le potenzialità della corrente elettrica, scoprendo che la corrente che fluiva in in filo generava un effetto elettromagnetico. L'induzione elettromagnetica è capace di generare movimento. Ma Faraday comprese che anche il movimento può generare energia elettrica. Nasce la dinamo. La dinamo o l'alternatore, proprio per l'effetto elettromagnetico, sono in grado di traformare l'energia meccanica in energia elettrica.
E' quello che fa, in piccolo, un alternatore di un'automobile, o un generatore di una centrale (termoelettica o termonucleare) per la grande produzione di energia elettrica.
In una centrale termoelettrica, l'alternatore produce corrente elettrica con tensione di alcune migliaia di Volt. In una centrale sono presenti più turbine a cui sono collegati asse-ad-asse gli alternatori.

Se dovessimo trasferire questa energia nelle nostre città, così come prodotta dagli alternatori, ovvero con tensione di qualche migliaio di volt, servirebbero cavi giganteschi (tipo i tubi di un acquedotto o di un metanodotto, ma fatti a tutto spessore di rame).
In verità, sempre per il principio dell'induzione elettromagnetica, c'è un sistema che permette (in corrente alternata) di elevare la tensione ad un centinaio di migliaia di volt, in modo che la corrente elettrica possa essere trasportata, nei lunghi percorsi con elettrodotti, con dei cavi di qualche centimetro di spessore.
Questo è possibile tramite i trasformatori. Quando la corrente elettrica giunge in prossimità delle città viene ritrasformata in voltaggi più bassi e distribuita. Ci sono poi cabine intermedie con trasformatori che portano la tensione a quella di utilizzo domestico, solitamente 220V.

I fili di un grande elettrodotto devono essere tenuti a distanza anche di qualche metro, in quanto la forte tensione rischia di strappare gli elettroni da un cavo all'altro provocando forti scariche elettrice ed, in conseguanza, l'interruzione stessa della corrente, a monte. Con tensioni di qualche migliaia di volt, i cavi possono essere tenuti a distanza più ravvicinata. Mentre in tensioni domestiche (220V) basta la semplice separazione delle anime di rame con una guaina isolante in plastica.
Quando parliamo di Corrente Elettrica ci riferiamo ad un flusso di elettroni. Si tratta di quelle particelle che, nell'atomo, girano intorno al nucleo. Gli elettroni, se sollecitati, possono trasferirsi da un atomo all'altro (come negli atomi di rame) e generare, appunto, un flusso di elettroni, che non è altro che la corrente elettrica. Ora, perchè questo si verifichi, è necessario che ci sia un conduttore (il filo di rame) in cui vengono spinti questi elettroni. Questa spinta viene data, all'origine, da un generatore di energia elettrica.

Generatore capace di trasformare l'energia meccanica in energia elettrica. Questo viene attuato proprio nell'alternatore di una centrale di produzione.
Non entro nei particolari ma nell'alternatore, il movimento (meccanico) produce un campo magnetico che induce gli elettroni a muoversi, prima all'interno di una spira e successivamente in un conduttore (filo di rame). Tra il conduttore in andata e quello di ritorno (in un alternatore) si genera una differenza di potenziale.
Maggiore è questa differenza, più gli elettroni vengono spinti a velocità. Questa differenza di potenziale l'abbiamo chiamata Tensione, e la misuriamo in Volt (V) (in omaggio al nostro inventore Alessandro Volta).
La quantità di elettroni che passa nell'unità di tempo, in un filo è detta Intensità di Corrente (I) e si misura in Ampere (dall'omonimo fisico francese). Il conduttore (filo elettrico) percorso da corrente rappresenta la Resistenza (si misura in Ohm, dallo studioso omonimo). Un filo di piccolo calibro offre maggiore resistenza rispetto ad un filo di calibro maggiore (dove vi possono circolare più elettroni).

Quando noi utilizziamo una lampadina, un trapano, un frullatore, questi sono realizzati per avere una loro "potenza" in relazione al lavoro che devono compiere. Questa Potenza si esprime in Watt (W) (in onore dell'omonimo scienziato).
In relazione ad un carico costante (Potenza), Tensione e Corrente sono due grandezze elettriche inversamente proportzionali, all'aumentare dell'una (raddoppio), l'altra diminuisce (dimezza). Ora la Tensione o differenza di potenziale (Forza Motrice) più è alta, più dà velocità agli elettroni. Ed è proprio di questo che si tiene conto nel trasporto dell'energia elettrica.
Elevare la tensione significa spingere con maggior forza gli elettroni. Quindi usando tensioni elevatissime (di un centinaio di migliaia di volt) riusciamo a far transitare, in un cavo di alcuni centimetri, un numero elevatissimo di elettroni. Questo, quindi, ci permette di usare cavi per il trasporto, relativamente poco spessi. Trasportando, comunque, elevate quantità di energia. Quelle che possono servire per un'intera città.
Faccio qui un esempio concreto, che comunque richiede minime conoscenze di oggetti comuni.

Un motore di lavatrice da 500W (Potenza), che viene alimentato con la tensione domestica di 220V (tensione), assorbe, diciamo, 3 A (corrente) (W=V*I=500=220*2,27). Lo spessore del filo (resistenza) deve essere tale da lasciare scorrere gli elettroni necessari a fare girare il motore. Pensiamo ora al motorino di avviamento di un' automobile (supponendolo della stessa potenza di quello di una lavatrice) 500W. Orbene questo motorino viene messo in movimento con una tensione di 12 V (quella della batteria). Essendo di gran lunga minore la spinta degli elettroni (rispetto alla tensione 220V), come fare arrivare la stessa quantità di elettroni, necessaria, al motorino? Ebbene occorre che il filo sia percorso da una quantità molto maggiore di elettroni (corrente) Quindi occorre un filo molto più spesso. Qui le correnti in gioco sono di alcune decine di ampère (40A).

Aprendo il cofano della macchina ci si accorge che dalla batteria parte un cavo di notevoli dimensioni, è proprio quello che va al motorino di avviamento. Conclusione. Mantenendo fissa la potenza (500W), se abbassiamo la tensione (la spinta degli elettroni), occorre aumentare il flusso di elettroni (corrente). Questo lo si fa con un condotto (filo) di calibro maggiore, in modo che non possa offrire "resistenza" al passaggio degli elettroni. Se usassimo il filo, relativamente sottile (quello che si trova all' interno del cavo della lavatrice), per collegare batteria con motorino, il filo, per la sua sottigliezza, offrirebbe una tale resistenza, da riscaldarsi enormemente, al punto di essere fuso. Non è assolutamente un' operazione da compiere in quanto molto, ma molto, PERICOLOSA.

In un normale impianto domestico, a tensione costante di 220V, gli elettricisti tengono conto dei flussi di corrente ed, in relazione alla potenza dell' apparecchio che deve essere alimentato, stabiliscono quale deve essere lo spessore del filo. Sono cose ormai standardizzate, anche se nuovi ritrovati tecnologici, impongono, a volte, una revisione dell'impianto per eventuali maggiori assorbimenti (ad es. piani ad induzione).

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