Generatore di Tensione

Dopo aver visto il generatore di corrente, consideriamo un secondo tipo di generatore elettrico, detto generatore di tensione; questo fornisce sempre potenza elettrica, ma impone tensione costante V ai propri morsetti; la corrente I attraverso il conduttore esterno risulta, per la legge di Ohm


formula


e dipende; come si vede, dal valore della resistenza del conduttore che collega i morsetti.

La legge di Ohm, espressa in questa forma, afferma che, imponendo una ‘tensione V ai capi di un resistore, questo viene percorso dalla corrente I pari a V/R. La fig 1.3 a) mostra il simbolo grafico del generatore di tensione, del quale viene sempre indicato il morsetto positivo; in fig. 1.3 b) il generatore di tensione è collegato ad un resistore; il verso della corrente è uscente dal morsetto positivo del generatore, e quindi entrante nel morsetto positivo del resistore.

Anche in questo caso la potenza fornita dal generatore è pari al prodotto della tensione per la corrente. In conclusione si afferma che tanto il generatore di corrente quanto quello di tensione forniscono entrambi energia elettrica, ma con caratteristiche diverse: il primo impone corrente costante, mentre la sua tensione risulta direttamente proporzionale alla resistenza del carico; il secondo impone invece tensione costante ed eroga una corrente inversamente proporzionale alla resistenza.

Normalmente la tensione del generatore viene indicata con la lettera E, mentre si riserva la lettera V per indicare la tensione fra due punti in altre parti del circuito (per esempio ai capi di un resistore).

La maggior parte dei generatori utilizzati in pratica sono di tensione; tali sono ad esempio le pile, gli accumulatori, le dinamo.

L’alimentatore da laboratorio limitato in corrente si comporta come generatore di tensione finché ai suoi morsetti è connessa una resistenza elevata. Se si riduce gradualmente il valore della resistenza, la corrente aumenta fino a raggiungere il valore della corrente di limitazione; dal questo punto in poi, diminuendo ancora la resistenza R, l’alimentatore si comporta come generatore di corrente: la corrente rimane costante, mentre la tensione si riduce proporzionalmente alla resistenza.

Nello sviluppo dei vari metodi per la risoluzione delle reti elettriche, vedremo che i due tipi di generatore rivestono la stessa importanza.

Fig. 1.3 – a) simbolo del generatore di tensione; b) circuito chiuso composto da un resistere alimentato da un generatore di tensione.

Esercizio:

Il circuito di Fig. 1.4 rappresenta un generatore di corrente che alimenta una resistenza. Determinare la tensione ai capi del generatore e l’energia erogata in due ore
Dati I=2 A, R=10Ω

Fig. 1.4
Soluzione:
La tensione ai capi della resistenza, e quindi ai capi del generatore, si ricava applicando la legge di Ohm
V = R · I = 20 V
Per determinare l’energia, espressa in Joule, si esprime il tempo t in secondi
t= 2h = 7200 S
W=V*I*t=288000J

Esercizio:

Un generatore di tensione, come rappresentato in Fig. 1.5 alimenta una resistenza. Determinare la corrente, la potenza e l’energia erogata in un’ora.
Dati: E = 20 V, R = 50Ω
Fig. 1.5
Soluzione:
Dalla legge di Ohm
I = ER= 0,4 A
mentre la potenza e l’energia risultano
P = E*I = 8W
W=P*t=8·3600=288OOJ

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