Elettricità ed Acqua

L'elettricità è presente in tutte le abitazioni ed è alla base di molte delle tecnologie che utilizziamo tutti i giorni, e volendone rappresentare il funzionamento potremmo dire che per molti aspetti i fenomeni elettrici possono essere descritti in maniera analoga ai fenomeni idrici.

Come tutti i fenomeni ed i sistemi fisici anche quelli elettrici tendono a raggiungere una condizione di equilibrio, tenendo presente che la corrente elettrica è un flusso ordinato di elettroni che attraversa un conduttore metallico da un punto, caratterizzato da un certo potenziale elettrico o tensione, ad un altro punto con un potenziale elettrico o tensione inferiore rispetto al precedente, in maniera analoga a due vasi comunicanti con diversi contenuti di liquidi iniziali. L'unità di misura della corrente è l'Ampere, mentre l'unità di misura della tensione elettrica è il volt.

Come è noto il materiale conduttore utilizzato per i cavi elettrici è il rame: in generale, un conduttore elettrico offre una resistenza al passaggio di corrente dipendente da una caratteristica che è propria del materiale, la resistività, dalla lunghezza del conduttore con la quale varia in maniera direttamente proporzionale e diminuisce in maniera inversa con la sezione del conduttore.

Tensione elettrica elettrodomestici

La tensione elettrica comunemente disponibile nelle prese delle nostre case varia in maniera sinusoidale nel tempo con una frequenza di 50 Hz e con un'ampiezza tra 230 Volt e -230V, ossia una polarità che inverte 50 volte il suo segno in un secondo. La corrente assorbita da un apparecchio alimentato da una presa elettrica ha anch'essa una frequenza di 50Hz ed un'ampiezza limitata dalla resistenza opposta al passaggio di corrente.

Tuttavia, molti degli elettrodomestici e delle apparecchiature che utilizziamo tutti i giorni sono caratterizzati dall'esigenza di avere una tensione di alimentazione in continua, ossia un valore di tensione costante nel tempo (frequenza zero) dell'ampiezza di diversi volt, e per questo motivo, analogamente, la corrente elettrica drenata per garantire il funzionamento di tali apparecchiature avrà un valore costante nel tempo. Tali caratteristiche di continuità delle grandezze elettriche si ottengono a mezzo di dispositivi definiti raddrizzatori che correggono e stabilizzano i segnali dopo che i cosiddetti trasformatori da alternata a continua (AC-DC) ne hanno ridotto le ampiezze delle oscillazioni.

Pompe e Generatori Elettrici

Una classica analogia tra impianti elettrici ed impianti idrici è quella esistente tra le pompe ed i generatori di tensione e di corrente. Una pompa idraulica è caratterizzata da un valore di portata dell'acqua (litri al minuto) ed un valore di prevalenza che esprime l'altezza alla quale riesce a garantire la portata. Portata e prevalenza sono descritte, naturalmente da una curva a ramo di iperbole (diminuendo l'una aumenta l'altra).

In elettrotecnica, un generatore di tensione (ideale) è in grado di erogare sempre la stessa tensione indipendentemente dalla corrente da esso drenata, mentre un generatore di corrente (ideale) è in grado di erogare sempre la stessa corrente indipendentemente dalla tensione presente ai suoi capi.

Un semplice generatore di tensione elettrica che abbiamo in casa è una pila del telecomando, due pile sovrapposte con la sequenza alternata delle polarità costituiscono una pila di tensione pari alla somma delle tensioni (tipicamente 1,5V+1,5V = 3 Volt) proprio come sono collegate nel telecomando e saranno attraversate dallo stesso valore di corrente elettrica.

Due generatori di tensione, anche di diversi valori, possono essere collegati in serie realizzando un nuovo generatore, rendendo disponibile una tensione pari alla somma delle tensioni, similmente due pompe aventi la stessa portata possono essere collegate in serie dando luogo ad un sistema con una prevalenza pari a quella delle somma delle due pompe che saranno attraversate dallo stesso valore di portata d'acqua.

I generatori elettrici possono essere collegati in parallelo solo se hanno lo stesso valore di tensione, mentre due pompe possono essere collegate in parallelo solo se caratterizzate dalla stessa prevalenza, la portata del sistema risultante sarà pari alla somma delle portate delle singole pompe, tali portate potranno essere anche diverse tra loro.