I generatori di tensione

I GENERATORI DI TENSIONE

La fase successiva all'edificazione delle città era seguita dalla fornitura di corrente elettrica prodotta a monte da un generatore di tensione,  Il generatore di tensione (centrale elettrica, condensatore, pila stilo, pila Daniel) è un apparecchio capace di fornire una differenza di potenziale costante, uguale alla sua forza elettromotrice, indipendentemente dalla corrente erogata.

Un generatore di tensione dotato di tale caratteristica è però praticamente irrealizzabile, ed è difatti detto ideale: in pratica, la resistenza interna dello strumento non è mai nulla, e la differenza di potenziale ai morsetti di uscita risulta minore della forza elettromotrice di una quantità pari al prodotto della resistenza interna per l'intensità di corrente erogata. La differenza di potenziale uguaglia la forza elettromotrice solo nel caso in cui il circuito sia aperto, ossia non venga erogata corrente.

Il più noto generatore di tensione è la pila. In generale, ciò che avviene in un generatore è una separazione di cariche elettriche a spese di una fonte di energia di natura non elettrica (ad esempio energia chimica).

La separazione è opera di una forza, detta appunto elettromotrice, interna al generatore, che addensa le cariche negative (elettroni o ioni negativi) verso il morsetto negativo del generatore, e quelle positive (lacune elettroniche o ioni positivi) verso il morsetto positivo.

L'azione della forza elettromotrice, che tende a rifornire i morsetti via via che le cariche migrano nel circuito esterno, è però ostacolata da resistenze passive: è per tener conto di questo effetto che al generatore si assegna una resistenza interna di valore determinato

LE CENTRALI ELETTRICHE

Con il termine centrali elettriche si intende un  impianto per la produzione di energia elettrica, ottenuta mediante la trasformazione di energia di altro tipo. Il primo passo dello sfruttamento di qualsiasi fonte primaria di energia è la generazione di potenza meccanica, che servirà poi a mettere in funzione un generatore di corrente, per la conversione finale in elettricità. Le centrali elettriche sono classificate in base alla fonte primaria di energia utilizzata. Si distinguono in termoelettriche, quando la sorgente di energia è il calore generato dalla combustione di carbon fossile o nafta; idroelettriche, quando si sfrutta l'energia potenziale della caduta di una massa d'acqua; termonucleari, se il calore proviene da un processo di fissione nucleare.

Meno diffuse sono le centrali che sfruttano fonti di energia alternative, quali le centrali geotermiche, basate sull'utilizzo del vapore acqueo che proviene dall'interno della Terra, le centrali solari (o elioelettriche), nelle quali si converte in elettricità il calore raggiante del Sole, le centrali eoliche, cosiddette perché è il vento a muovere gli aerogeneratori che forniscono potenza per azionare il generatore di corrente, e le centrali maremotrici, dove invece viene sfruttata l'energia cinetica legata al moto ondoso o ai flussi e riflussi delle maree, o quella termica relativa alla differenza di temperatura fra la superficie e i fondali.

Nelle centrali elettriche alimentate a carbon fossile, il combustibile viene polverizzato, mescolato ad aria preriscaldata e iniettato nella camera di combustione di una caldaia a tubi d'acqua, dove brucia come un gas. La camera, o focolare, rappresenta la struttura più grande della centrale; le pareti interne sono rivestite da una serie di tubi a serpentina, nei quali scorre acqua, che si sviluppano per un totale di diversi chilometri allo scopo di estrarre il massimo calore possibile dal combustibile: durante il percorso all'interno dei tubi, infatti, l'acqua raggiunge il punto di ebollizione e si trasforma in vapore surriscaldato e ad alta pressione.

Il vapore generato nella caldaia viene inviato a una turbina che trasforma l'energia termica in energia meccanica, sia pure con il basso rendimento caratteristico dei motori termici. Il vapore a bassa pressione e bassa temperatura che esce dalla turbina viene condensato e l'acqua ottenuta viene nuovamente pompata nella tubazione della caldaia, chiudendo il ciclo. La condensazione del vapore richiede grandi quantità di acqua di raffreddamento (circa 230.000 m³ l'ora per una centrale da 2000 MW), che può essere prelevata da un fiume o da un lago nelle vicinanze della centrale, oppure deve essere riciclata. Il riciclaggio viene operato nelle torri di raffreddamento, che disperdono nell'atmosfera il calore residuo e richiedono una quantità di acqua, per sopperire a quella persa per evaporazione, relativamente ridotta. Le centrali alimentate a gasolio o a gas funzionano in modo analogo.

LA CORRENTE ELETRICA

Flusso ordinato di cariche elettriche tra due punti di un corpo conduttore aventi un diverso potenziale elettrico. Il flusso di carica elettrica in un conduttore può essere paragonato al moto di un fluido che scorre in un tubo; sulla base di questa analogia si definisce l'intensità di flusso, ovvero l'intensità della corrente elettrica, come la quantità di carica Δq che attraversa nell'unità di tempo una qualsiasi sezione del conduttore. In formule: i = Δq/Δt. Nel Sistema internazionale, l'intensità di corrente rappresenta una grandezza fondamentale e si misura in ampere (A), vale a dire in coulomb/secondo.Storicamente, i primi studi sulla corrente elettrica si devono ad Alessandro Volta. Sensibilizzato dalle osservazioni di Luigi Galvani, lo scienziato compì una lunga serie di esperimenti che lo portarono alla costruzione del primo generatore di corrente, un apparecchio in grado di mantenere cariche elettriche in moto lungo un circuito chiuso per un tempo indefinito. La 'pila di Volta' (così fu chiamato il generatore) divenne da allora uno strumento di estrema importanza per lo studio dei fenomeni elettrici