Indice

Corso di Elettrotecnica Capitolo II

Generazione della tensione e della corrente continua

di Gennaro Bottiglieri

LA PILA

La generazione della tensione e della corrente continua può essere effettuata mediante la pila.

La pila, in genere , è costituita da un recipiente di vetro, contenente una soluzione di acido solforico ed acqua distillata, detta < elettrolito >. Nella soluzione sono immerse due lamine, una di rame e l’altra di zinco dette < elettrodi >.

Tra gli elettrodi e l’elettrolito avvengono due fenomeni < elettrochimici >, cioè l’elettrolito sottrae cariche positive allo zinco per passarle al rame. Di conseguenza la lamina di rame diventa < polo positivo> e la lamina di zinco < polo negativo >. Pertanto, tra i due elettrodi si genera una forza elettromotrice (f.e.m.) che si rende disponibile ai morsetti della pila.

Collegando il polo positivo ed il polo negativo per mezzo di conduttori ad una resistenza(utilizzatore) si realizza il circuito elettrico.

Chiudendo il circuito per mezzo dell’interruttore, la f.e.m. generata dalla pila fa circolare nei conduttori e quindi nell’utilizzatore una corrente che, avente sempre lo stesso verso e valore costante, viene detta < corrente continua >.

La corrente erogata dalla pila, oltre a circolare nel circuito esterno, circola anche nel circuito interno della pila; cioè fra gli elettrodi e l’elettrolito.

Pertanto la corrente incontra nel suo passaggio, oltre alla resistenza esterna dell’utilizzatore, la resistenza interna Ri degli elettrodi e dell’elettrolito.

RESISTENZA INTERNA Ri = Resistenza elettrodi + Resistenza elettrolito

La resistenza interna Ri, quando la pila funziona a carico, cioè quando eroga corrente al circuito esterno, provoca una caduta di tensione(c.d.t.) data da:

c.d.i = Ri x I di conseguenza, ai morsetti della pila, non risulta la f.e.m.( E ), ma la tensione V, che è inferiore ed è data da: V = E – Ri x I.

Pertanto, la tensione V ai morsetti della pila non è rigidamente costante, ma diminuisce leggermente all’aumentare della corrente erogata dalla pila, cioè all’aumentare del carico.

CARATTERISTICHE DELLA PILA

• Le caratteristiche della pila sono il valore della forze elettromotrice(f.e.m.) che genera la quantità di corrente che può erogare sino ad esaurirsi.

• Il valore della f.e.m. generata da un determinato tipo di pila è fisso e dipende dalla natura degli elettrodi e dell’elettrolito.

• Mentre , il valore dell’intensità di corrente che la pila può erogare, dipende dalla capacità della pila stessa.

• La capacità della pila si esprime in Ampèrora e varia al variare delle dimensioni della pila.

• La capacità di una pila viene determinata misurando l’intensità di corrente erogata ed il tempo impiegato da essa ad esaurirsi.

  Ad esempio:

  Una pila che eroga una corrente di 1 ampère per il tempo di10 ore, possiede una capacità di 10 ampèrora.

Mentre, se la stessa pila eroga una corrente di 2 ampère si scarica in circa 5 ore; cioè a parità di capacità, aumentando la corrente erogata la pila si scarica in un tempo più breve.

BATTERIE DI PILE

La batteria di pile viene realizzata quando necessita una tensione ed una corrente maggiore di quella che può essere fornita da una sola pila. La batteria di pile può essere formata da pile collegate tra loro : In serie ed in parallelo.

Il collegamento in serie viene effettuato per ottenere una tensione maggiore di quella ottenibile con una sola pila e viene realizzato come in figura:

Il valore della tensione generata dalla batteria di pile in serie è dato dal prodotto della tensione generata da una pila per il numero di pile collegate:

V batteria = V pila x n° pile

Mentre, la corrente che attraversa il circuito è uguale a quella erogata da ogni singola pila collegata.

Il collegamento in parallelo viene effettuato per ottenere un’intensità di corrente maggiore di quella ottenibile con una sola pila e viene realizzato come in figura:

Il valore della corrente erogata dalla batteria di pile in parallelo è dato dal prodotto della corrente erogata da una pila per il numero di pile collegate:

I batteria = I pila x n° pile

Mentre, la tensione generata dalla batteria di pile in parallelo è uguale a quella generata da ogni singola pila collegata.

NOTA – Quando occorre aumentare sia il valore della tensione che quello della corrente, la batteria di pile viene realizzata collegando le pile in serie-parallelo.

ACCUMULATORE

L’accumulatore ha la caratteristica di immagazzinare energia elettrica e di fornirla quando necessita.

Esso è costituito, in genere, da un recipiente contenente una soluzione di acido solforico ed acqua distillata, e da due morsetti (+ e - ) collegate a piastre di piombo immerse nella soluzione.

Il periodo di tempo durante il quale l’accumulatore immagazzina energia elettrica, viene detta < fase di carica >; mentre il periodo di tempo durante il quale l’accumulatore fornisce energia elettrica, viene detto < fase di scarica >.

La carica dell’accumulatore viene effettuata inviando nell’accumulatore una corrente continua, in senso inverso a quello di scarica, che viene in genere fornita da una macchina elettrica, detta dinamo, o da un gruppo di raddrizzatori.

Il valore della tensione fornita da un determinato tipo di accumulatore è fisso e dipende dalla natura delle piastre. Per l’accumulatore al piombo, il valore della tensione è di circa 2 Volt.

Durante la fase di carica, la tensione non deve essere fatta diminuire al di sotto di 1,83 volt in quanto l’accumulatore verrebbe danneggiato.

Per aumentare la tensione si collegano in serie più accumulatori; mentre per aumentare la corrente si collegano in parallelo, come già visto per le pile.

Più accumulatori collegati tra loro, vengono detti < batterie di accumulatori > ed ogni accumulatore, viene detto < elemento >