Più del 99% dell’energia elettrica prodotta e consumata è alternata sinusoidale, vale a dire che le sue grandezze caratteristiche, come tensione e intensità di corrente, variano in modo sinusoidale con valore medio nullo. Ciò è dovuto al fatto che con un trasformatore si può alzare la tensione e far scendere la corrente (la potenza al primario è uguale senza perdite a quella del secondario), in modo che non si perda troppa potenza per effetto Joule, determinando un riscaldamento eccessivo dei fili conduttori. Quindi, nelle centrali elettriche sono normalmente gli alternatori e non le dinamo che producono la corrente elettrica.
Gli strumenti di misura, tra cui i multimetri (tester) forniscono di una grandezza sinusoidale il suo valore efficace, detto anche valore quadratico medio, chiamato anche RMS, dalle parole Root Mean Square.
Resistori. Con i valori efficaci si utilizzano le medesime formule dell’analisi in corrente continua se il carico è puramente resistivo. Quindi in corrente alternata, CA, i resistori non si comportano in modo diverso dalla continua: occorre soltanto indicare se si stanno utilizzando i valori efficaci o quelli massimi (valori di picco) delle grandezze.
Il valore efficace di una grandezza equivale a quel valore che in regime di tensione continua svilupperebbe la stessa potenza, che, per un resistore, equivale agli stessi effetti termici. Per esempio, sottoponendo un resistore a una tensione alternata sinusoidale di 34 Vpp (cioè variabile in ampiezza fra +17 e -17 V) si svilupperebbero gli stessi effetti di riscaldamento come se fosse sottoposto a una tensione continua di circa 12 V, cioè pari al suo valore efficace.
Condensatori. Le cose cambiano se ci sono dei condensatori. Un condensatore, se è in serie in un circuito in continua, interrompe il passaggio della corrente elettrica dopo che il condensatore si è caricato; invece, se la corrente è sinusoidale alternata un pò di corrente “passa sempre”: in particolare, se la frequenza è elevata il condensatore ostacola a malapena la corrente elettrica.
Ne discende che nella legge di Ohm occorre introdurre un termine che dipende dalla frequenza, chiamato reattanza capacitiva Xc, che tiene conto dell’ostacolo che il condensatore oppone al passaggio della corrente alternata sinusoidale.
Si può dimostrare che la potenza media in un condensatore è nulla. Un condensatore, a differenza di un resistore non dissipa energia, ma la accumula.
Induttori. Con una corrente continua l’induttore è semplicemente un pezzo di filo avvolto. Se la corrente è variabile, si genera una fem indotta e, quindi, una corrente (di autoinduzione) che è direttamente proporzionale alla rapidità di variazione della corrente, cioè alla frequenza. In base alle legge di Lenz la corrente autoindotta contrasta la variazione di flusso e quindi di corrente che l’ha generata: ciò significa che ad alta frequenza l’induttore ostacola la corrente fornita dal generatore.
Si dice reattanza induttiva XL l’ostacolo che l’induttore di induttanza L oppone al passaggio della corrente alternata sinusoidale.
L’induttore non è un dissipatore di energia come il resistore, ovviamente nella misura in cui si possa trascurare la resistenza del conduttore di cui è costituito.
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