L’energia elettrica può essere trasmessa sotto forma di corrente alternata (AC) o come corrente continua (DC). Nel primo caso essa ha una forma stabile nel tempo, mentre nella seconda forma mantiene un andamento di tipo sinusoidale.
Per chiarire meglio questi concetti è necessario fare un passo indietro nel tempo e risalire alle origini dell’impiego industriale dell’energia elettrica, così da capire nel dettaglio qual è la differenza tra corrente continua e corrente alternata.
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Corrente continua e corrente alternata: un po’ di storia
Fin dal XIX secolo le prime applicazioni industriali dell’energia elettrica furono sotto forma di corrente continua che veniva accumulata in batterie, mentre l’uso della corrente alternata risale al 1888, anno in cui venne introdotta da Tesla.
Sebbene già nel 1880 Thomas Edison brevettò la distribuzione dell’energia elettrica in continua, il suo sistema, che impiegava corrente continua, risultò inefficace e poco conveniente in termini economici soprattutto per l’inefficienza delle modalità di trasporto.
La Guerra delle Correnti, così fu chiamato il periodo nel quale vi fu una vera e propria competizione tra corrente elettrica continua e corrente elettrica alternata, fu simbolicamente vinta da Tesla, che dimostrò come i vantaggi della corrente alternata fossero superiori rispetto al flusso continuo in termini di distribuzione dell’energia.
Grazie all’uso dei trasformatori, la tensione di questo tipo di corrente elettrica poteva essere facilmente elevata, garantendo, così, una netta riduzione delle perdite nel trasporto e delle spese.
Fu così che la corrente alternata si affermò in tutto il mondo su quella continua e attualmente viene distribuita in due diverse frequenze, pari a 50 Hz nel caso di Europa, Asia e Africa e di 60 Hz in America e parte del Giappone, oltre ad essere erogata in diverse tensioni.
Ora è necessario fare chiarezza sui concetti di corrente continua e corrente alternata. Ecco che cosa sono, come vengono impiegate e quali sono le differenze tra di esse.
Corrente continua e corrente alternata: definizioni e simbologia
Corrente elettrica continua e corrente elettrica alternata si distinguono soprattutto per simbologia e campi di applicazione; iniziamo a capirne la definizione teorica per poi passare alla pratica.
- Corrente continua
La corrente continua è una tensione il cui andamento risulta essere stabile nel tempo, mentre la corrente alternata ha un andamento che oscilla da un valore massimo positivo ad uno massimo negativo.
Idealmente la corrente continua potrebbe essere rappresentata da una linea retta, praticamente invece la sua applicazione più evidente è una comune batteria, costituita appunto da due differenti cariche elettriche polarizzate, una positiva e l’altra negativa, che restano invariate nel tempo.
Nella corrente continua vi è, infatti, un flusso di elettroni che si muovono sempre nello stesso verso all’interno del circuito; pertanto, la tensione sarà costante e di uguale intensità nel tempo.
La sigla per indicare la corrente continua, presente in molti apparecchi e dispositivi, viene rappresentata con le lettere CC (continuous current) o DC (direct current), mentre simbolicamente essa può essere rappresentata da una linea retta continua seguita da tre linee più corte tratteggiate.
Proprio questa simbologia diventa necessaria per rispettare la polarità della corrente continua, come nel caso delle batterie, dotate appunto di un polo positivo e uno negativo, che dovranno essere opportunamente collegate al carico, così come qualsiasi altro circuito elettronico.
- Corrente alternata
La corrente alternata è una tensione o corrente elettrica caratterizzata da un’alternanza di pulsazioni positive e negative e da una variabile nel tempo che le consente di mantenere una frequenza costante.
In un contesto domestico il valore di questo tipo di corrente oscilla, infatti, da un picco positivo di 16 ampère ad uno negativo di -16 ampère, mentre la simbologia utilizzata per rappresentarla è espressa dalla sigla AC o CA (alternating current o current alternating) e graficamente da un cerchio contenente al suo interno un’onda: (~).
Differenza tra corrente continua e corrente alternata e ambiti d’uso
La principale differenza tra corrente elettrica continua e corrente elettrica alternata risiede proprio nel diverso meccanismo di funzionamento, oltre che negli ambiti di applicazione.
Nella corrente continua gli elettroni fluiscono e circolano in modo continuo seguendo una direzione costante, mentre nel caso della corrente alternata essi oscillano avanti e indietro secondo un andamento di tipo periodico.
Anche da un punto di vista pratico la corrente continua e quella alternata si differenziano notevolmente poiché la prima è ampiamente utilizzata in elettronica in apparecchi alimentati con pile e batterie, cioè quelli che richiedono bassa tensione e dunque capaci di generare esclusivamente questo tipo di corrente.
La seconda, la corrente alternata, invece, è utilizzata qualora siano richieste alte tensioni che la corrente continua non riuscirebbe a soddisfare, per le quali si avvale dell’ausilio dei trasformatori, in grado di assicurare un trasporto di elevate potenze elettriche a tensioni elevate.
La corrente continua viene impiegata negli impianti elettrici delle automobili, dove viene generata da un alternatore e accumulata in una batteria di piombo, ciò significa che può essere prodotta non soltanto con una dinamo ma anche a partire dalla corrente alternata e subire poi in processo di raddrizzamento tramite diodi o ponti raddrizzatori.
Grazie a questi strumenti, infatti, inizialmente viene prodotta una corrente che non può essere definita propriamente continua ma piuttosto un flusso composto idealmente da una corrente alternata che si sovrappone a quella continua.
Solo con l’ausilio di un condensatore, successivamente al raddrizzatore, è possibile giungere ad un adeguato livellamento del segnale e quindi produrre una corrente che assuma un valore molto vicino a quello continuo.
Gli alternatori assicurano un rendimento molto più elevato, a parità di semplicità costruttiva, rispetto alle dinamo in corrente continua mentre i dispositivi detti inverter consentono di generare corrente elettrica alternata a partire da quella continua.
Sebbene la conversione di una corrente continua in alternata sia molto più complessa dell’operazione inversa, essa è resa possibile grazie alla produzione di informazioni relative alla forma d’onda e a fase e frequenza.
Oggi la corrente continua viene utilizzata in diversi ambiti di applicazione, che vanno da elettrodotti a cavi sottomarini e pile a combustibile fino ad arrivare al settore ferroviario o ai pannelli fotovoltaici.
Qual è la differenza tra tensione e corrente?
Ora che abbiamo chiarito le differenze tra i due tipi di corrente, è opportuno fare una precisione.
Tensione e corrente sono due termini spesso scambiati per sinonimi nel linguaggio quotidiano, ma in realtà corrispondono a due concetti ben distinti.
Conoscere la differenza tra queste due parole è indispensabile per evitare situazioni di pericolo o per utilizzare al meglio gli apparecchi elettrici senza incorrere in spiacevoli inconvenienti.
Se volessimo trovare un’analogia utile a spiegare la differenza tra tensione e corrente potremmo scegliere il serbatoio di acqua, dove la tensione è rappresentata dalla pressione dell’acqua e la corrente dal flusso idrico.
In particolare, in presenza di due serbatoi di acqua posti a diverse altezze e collegati da un tubo osserveremo che il flusso si dirigerà da quello superiore a quello inferiore, mentre se i due serbatoi si trovassero alla stessa altezza non potremmo notare alcun flusso di corrente.
Riconducendo l’esempio ad un circuito elettrico, al posto delle differenti altezze troveremo una differenza di potenziale elettrico, cioè la presenza di un numero elevato di elettroni in un solo contenitore, mentre al posto dell’acqua le cariche elettriche e un filo di rame invece del tubo.
In questo caso, la differenza tra le cariche elettriche aumenterà parallelamente al potenziale in grado di farle muovere ossia gli elettroni tenderanno a spostarsi dalla parte con maggiore carica alle zone con carica inferiore fino ad avere la stessa densità. La tensione elettrica, in questo caso, è rappresentata dalla velocità di spostamento delle due cariche.
Per capire meglio questi concetti è indispensabile approfondire la definizione di tensione.
La tensione elettrica, spesso definita in modo improprio con il termine voltaggio, non è altro che la differenza di potenziale elettrico tra due punti opposti nello spazio.
Più precisamente corrisponde all’energia utilizzata per separare due cariche elettriche con segno opposto all’interno di un campo magnetico o, ancora meglio, rappresenta la differenza tra l’energia elettrica potenziale posseduta da una carica in due punti differenti per la presenza di un campo elettrico.
L’unità di misura della tensione è il Volt, indicato con la lettera V e misurato con il voltmetro, strumento spesso integrato in un tester elettrico che prende il nome dal fisico Alessandro Volta, inventore della prima batteria chimica.
Con il termine tensione elettrica, dunque, ci si riferisce ad una differenza di carica tra due punti o poli differenti di un corpo conduttore, mentre la corrente corrisponde alla quantità di cariche elettriche che scorrono tra gli stessi punti in un determinato tempo.
Si può parlare, infine, di tensione continua nel caso di una batteria di un’automobile o di una pila, dove sono presenti un polo positivo con un potenziale maggiore ed uno negativo ossia dotato di potenziale minore.
Si definisce, al contrario tensione alternata quella che si inverte di continuo, come avviene nelle nostre case, dove non è possibile distinguere un polo positivo ed uno negativo.