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Che cos'è la tensione?

9 Maggio 2021 | Tester

La tensione è la pressione che dalla sorgente di alimentazione di un circuito elettrico spinge gli elettroni carichi (corrente) attraverso un circuito completo di conduzione, permettendo loro di compiere del lavoro, come ad esempio l'illuminazione di una lampada.

In breve, tensione = pressione e viene misurata in volt (V). L'unità di misura trae il proprio nome dal fisico Alessandro Volta (1745-1827), l'inventore della cosiddetta pila voltaica, l'antenata di quelle odierne.

Inizialmente la tensione era nota in ambito elettrico come forza elettromotrice (emf). Per questo motivo nelle formule (ad esempio, quella della legge di Ohm), la tensione viene indicata con il simbolo E.

Esempio di tensione presente in un semplice circuito in corrente continua (DC):

Che cos'è la tensione? - Intestazione
  1. In questo circuito DC, l'interruttore è chiuso (inserito).
  2. La tensione nella sorgente di alimentazione, vale a dire la "differenza di potenziale" tra i due poli della batteria, si attiva e crea la pressione che costringe gli elettroni a fuoriuscire e circolare come corrente dal polo negativo della batteria.
  3. Quando la corrente raggiunge la lampada, la fa brillare.
  4. La corrente ritorna alla sorgente di alimentazione.

La tensione può essere in corrente alternata (AC) oppure in corrente continua (DC). In cosa differiscono:

Tensione in corrente alternata (rappresentata su un multimetro digitale da ):

  • Scorre sotto forma di onde sinusoidali regolari, come illustrato di seguito:
    Tensione AC
  • Inverte la direzione a intervalli regolari.
  • In genere prodotta tramite generatori, nei quali l'energia meccanica (movimento rotatorio azionato da acqua corrente, vapore, vento o calore) viene trasformata in energia elettrica.
  • Questo tipo di tensione è più comune rispetto a quella DC. I servizi elettrici portano la tensione AC all'interno di abitazioni e aziende dove la maggior parte dei dispositivi utilizza la tenzione AC.
  • La fornitura di tensione primaria varia in base al paese. Ad esempio, negli Stati Uniti è di 120 volt.
  • Alcuni dispositivi domestici (TV, computer e così via) utilizzano la tensione DC. Per questo motivo impiegano raddrizzatori (ad esempio, il pesante blocco presente sul cavo dei computer portatili) che convertono la tensione e la corrente AC in DC.
Generatore
I generatori sono in grado di convertire i movimenti rotatori in elettricità. In genere, il movimento rotatorio è prodotto da acqua corrente (energia idroelettrica) o dal vapore prodotto da acqua riscaldata tramite gas, petrolio, carbone o energia nucleare.

Tensione in corrente continua (rappresentata su un multimetro digitale da V con trattino e mV):

  • Viaggia lungo una linea retta e in un'unica direzione.
  • In genere è prodotta da sorgenti che immagazzinano energia, come, ad esempio, batterie.
  • Le sorgenti di tensione DC sono dotate di morsetti negativo e positivo. Questi morsetti stabiliscono la polarità in un circuito, la quale può essere utilizzata per stabilire se un circuito è di tipo DC o AC.
  • Usata quasi sempre nelle apparecchiature portatili alimentate a batteria (auto, torce elettriche, fotocamere e così via).

Che cosa si intende per differenza di potenziale?

I termini "tensione" e "differenza di potenziale" sono spesso usati come sinonimi. La differenza di potenziale può essere meglio definita come la differenza di energia potenziale tra due punti di un circuito. L'entità di questa differenza (espressa in volt) determina quanta energia potenziale è disponibile per spostare gli elettroni da un punto a un altro. La grandezza identifica quanto lavoro può essere potenzialmente compiuto attraverso il circuito.

Una pila alcalina AA per uso domestico, ad esempio, offre 1,5 V. In genere, le prese elettriche delle abitazioni offrono 120 V. Pertanto, maggiore è la tensione in un circuito, maggiore è la sua capacità di "spingere" un numero maggiore di elettroni e compiere un lavoro.

La tensione/differenza di potenziale può essere confrontata con l'acqua immagazzinata in un serbatoio. Più è grande e alto è il serbatoio (e quindi la sua velocità potenziale), maggiore sarà la capacità dell'acqua di creare un impatto nel momento in cui una valvola viene aperta e l'acqua (come gli elettroni) può fluire.

Perché è utile misurare la tensione

I tecnici eseguono la maggior parte delle operazioni di ricerca guasti conoscendo in che modo un circuito dovrebbe solitamente funzionare.

I circuiti vengono usati per fornire energia a un carico, da un piccolo dispositivo a un elettrodomestico fino a un motore industriale. Spesso i carichi recano una targhetta identificativa sulla quale sono riportati i rispettivi valori di riferimento elettrici, comprese la tensione e la corrente. Al posto della targhetta, alcuni produttori forniscono uno schema dettagliato (schema elettrico) relativo al circuito del carico. I valori di riferimento possono essere inclusi anche nei manuali d'uso.

Questi numeri indicano al tecnico le misure previste durante il normale funzionamento di un carico. Una misura visualizzata sul multimetro digitale è in grado di identificare in modo oggettivo le deviazioni dalla norma. Anche in questo caso, il tecnico deve ricorrere alle proprie conoscenze ed esperienze per determinare i fattori che causano tali variazioni.

Riferimento: Digital Multimeter Principles di Glen A. Mazur, American Technical Publishers.