La tensione alternata è un tipo di tensione elettrica che varia nel tempo, cambiando continuamente la sua polarità.
Nell'elettronica, la comprensione della tensione alternata è fondamentale per comprendere il funzionamento di molti circuiti e apparecchiature. Scopri di più su questo argomento e come viene utilizzata nell'elettronica.
Nell'articolo precedente abbiamo visto come si rappresenta graficamente la corrente alternata e quali sono le grandezze per identificarla (Fig. 1). Vediamo ora come si rappresenta graficamente la tensione alternata.
All'inizio del periodo 0s (0 secondi) come a metà del periodo 0,1s (0,1 secondi) ed alla fine del periodo 0,2s (0,2 secondi) la corrente è nulla. Se in questi istanti nel circuito non si ha corrente anche la tensione, fornita dal generatore, è nulla.
Quando dopo 0,05s (Imax) e dopo 0,15s (-Imax) la corrente raggiunge il valore massimo anche la tensione assume, negli stessi istanti, il corrispondente valore massimo Vmax e -Vmax
In un circuito con valore massimo della corrente di 3A comprendente un resistore da 5Ω per far passare la corrente in tale resistore occorre una tensione che è data dal prodotto della resistenza per la corrente (legge di Ohm):
5Ω x 3A = 15 V
Nel grafico della Fig. 2 sull'asse orizzontale è indicato il tempo t (s) invece sull'asse verticale è indicata la tensione V espressa in Volt.
Osservando i due grafici (Fig. 1 e Fig. 2) il valore Imax della corrente e il valore Vmax della tensione si hanno in corrispondenza a 0,05s e in modo analogo anche il valore -Imax della corrente e il valore -Vmax della tensione si hanno in corrispondenza a 0,15s
Come si può vedere dal grafico della Fig. 2 riportando con lo stesso procedimento altri valori della tensione (ad esempio quelli assunti in corrispondenza al tempo 0,025s, 0,075s, 0,125s e 0,175s) unendo i punti otterremo l'andamento della tensione alternata, linea sinusoidale.
Quindi anche la tensione alternata ha andamento sinusoidale.
Come per la corrente alternata anche la tensione alternata si può considerare una successione di cicli tutti uguali in ciascuno dei quali si ripetono sempre gli stessi valori.
Il tempo durante il quale la tensione compie un ciclo è chiamato periodo della tensione alternata che si suddivide in due semiperiodi uguali, uno positivo ed uno negativo.
Confrontando la Fig. 1 e la Fig. 2 si constata che sia la corrente che la tensione compiono lo stesso numero di cicli in un secondo e di conseguenza hanno la stessa frequenza.
Per caratterizzare la tensione alternata oltre il periodo o la frequenza si deve indicare anche il suo valore. Normalmente per la tensione alternata come valore si indica il valore efficace che si ottiene, come per la corrente, dividendo per 1,41 il valore massimo.
Ad esempio la tensione alternata 220V segnata sugli apparecchi elettrici indica il valore efficace della tensione con cui possono essere alimentati.
Il valore efficace di una tensione alternata si deve considerare come quel valore che dovrebbe avere una corrente pure continua, che produca la stessa quantità di calore prodotto dalla corrente alternata nel medesimo tempo.
Per mezzo dei valori efficaci possiamo procedere nei calcoli relativi alla corrente alternata come si trattasse di una corrente continua. Questo non solo per quanto riguarda il calore prodotto dalla corrente ma anche per l'impiego della legge di Ohm
L'equivalenza tra la corrente alternata e la corrente continua è valida soltanto per quanto riguarda l'effetto termico, cioè si può considerare a corrente alternata come una corrente continua solo nei circuiti forniti esclusivamente da elementi che dissipano l'energia elettrica trasformandola in calore come ad esempio i resistori.
I resistori hanno lo stesso comportamento sia in corrente alternata che in corrente continua poichè al passaggio di entrambi queste correnti offrono una resistenza che è data dalla tensione divisa per la corrente.
Un esempio pratico è il saldatore che, funzionando a 220V, può essere alimentato sia con tensione alternata 220V che con tensione continua 220V.
In entrambi i casi il saldatore produrrà la stessa quantità di calore questo perchè la corrente che circola nella sua resistenza ha un valore efficace uguale sia se la tensione è alternata sia se continua.
L'equivalenza tra corrente alternata e corrente continua non è valida per i condensatori o gli induttori poichè non dissipano l'energia elettrica ma la immagazzinano creando un campo elettrico o magnetico, quindi non producono calore. Mentre una tensione alternata di 220V ed una tensione continua con lo stesso valore efficace 220V si equivalgono poichè in un resistore fanno circolare correnti che producono lo stesso effetto termico, le stesse tensioni non sono equivalenti nel caso di un induttore perchè in esso fanno circolare correnti che producono un diverso effetto magnetico.
Tuttavia per la tensione e la corrente alternata si indica sempre il valore efficace anche quando si tratta di circuiti nei quali non si verifichi l'effetto termico.
