corrente alternata mappa concettuale

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La corrente alternata è una corrente elettrica la cui intensità e polarità variano periodicamente nel tempo, tipicamente con andamento sinusoidale. È la forma di trasmissione dell'energia elettrica nelle reti domestiche e industriali, perché si trasforma facilmente in tensione grazie ai trasformatori. Questa risorsa organizza i concetti chiave: generazione, grandezze caratteristiche, rappresentazioni grafiche, comportamento dei componenti e potenza.

Perché si usa la corrente alternata
Alla fine dell'Ottocento la diffusione dell'energia elettrica vide la competizione tra sistemi in corrente continua e in corrente alternata. Il vantaggio decisivo dell'alternata è la possibilità di usare i trasformatori, che elevano o abbassano la tensione con buone efficienze. Trasportare l'energia ad alta tensione riduce la corrente nel conduttore e quindi le perdite per effetto Joule, proporzionali al quadrato della corrente. In prossimità degli utenti la tensione viene riportata a valori sicuri, come 230 V in Europa. Questo schema resta alla base delle reti elettriche odierne.

Valore efficace e misura
Il valore efficace (RMS) di una grandezza alternata è il valore della corrente continua che dissiperebbe la stessa potenza in una resistenza. Per una sinusoide vale la relazione V_eff = V0/√2, dove V0 è il valore di picco. Per questo la tensione di rete di 230 V in Europa ha un picco di circa 325 V: un dettaglio importante per capire perché i componenti devono sopportare tensioni superiori al valore nominale. Gli strumenti digitali misurano di norma il valore efficace, ma non tutti sono accurati su forme d'onda non sinusoidali, come quelle dei dispositivi elettronici.

Comportamento di induttori e condensatori
In un circuito puramente resistivo tensione e corrente sono in fase. In un induttore ideale la corrente è in ritardo di 90 gradi rispetto alla tensione, mentre in un condensatore è in anticipo: questi sfasamenti nascono dal fatto che entrambi i componenti immagazzinano energia e la restituiscono, senza dissiparla in media. Le reattanze induttiva e capacitiva dipendono dalla frequenza: la prima cresce con f, la seconda diminuisce. In un circuito RLC in serie esiste una frequenza di risonanza alla quale le reattanze si compensano e l'impedenza è minima, un fenomeno usato nei circuiti sintonizzati.

Dal generatore alla presa
Nelle centrali gli alternatori convertono l'energia meccanica, spesso di origine termica o idraulica, in energia elettrica trifase. La rete di trasporto opera ad altissima tensione per limitare le perdite; le stazioni di trasformazione la riducono progressivamente per la distribuzione media e infine per l'utenza domestica. Lo standard europeo usa tre fasi sfasate di 120 gradi, che permettono di alimentare motori e macchine industriali in modo efficiente. Le prese domestiche forniscono una sola fase a 230 V e 50 Hz, mentre i grandi elettrodomestici come il forno possono usare la trifase.