Energia e Potenza elettrica

Energia e Potenza elettrica
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Energia
La definizione più comune di energia è la
seguente:
• L’energia è la capacità di un corpo o di un
sistema di compiere un lavoro
– Dal punto di vista meccanico il lavoro è il
prodotto di una forza per uno spostamento
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Forme di energia
•
•
•
•
•
•
Energia meccanica
Energia termica
Energia chimica
Energia elettrica
Energia nucleare
……(esistono anche altre svariate forme
che per brevità non elenco o sono dei
sottoinsiemi di quelle citate)
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• È importante ricordare che l’energia si trasforma da una
forma ad un’altra:
• L’energia chimica immagazzinata nelle pile e nelle
batterie si trasforma in energia elettrica che permette il
funzionamento dei più comuni dispositivi elettronici
• L’energia termica di un fluido in ebollizione può essere
trasformata in energia meccanica ( è quanto avviene
nelle centrali termoelettriche o nelle vecchie macchine a
vapore ad esempio le prime locomotive)
• L’energia elettrica viene trasformata in energia
meccanica in un trapano
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Energia Elettrica
• Prima di parlare di energia elettrica è bene
richiamare alcuni concetti:
• La corrente elettrica è data dalla carica che
attraversa un conduttore in un secondo :
Q
I
t
Dove
I è l’intensità della corrente elettrica
Q è la quantità di carica che attraversa il conduttore
Δt l’intervallo di tempo
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• Dalla formula precedente si può ricavare
l’espressione della carica:
Q  I  t
•
Questa espressione si rivela particolarmente utile in quanto la carica è
difficile da misurare, mentre la corrente e il tempo possono essere
rilevati in maniera piuttosto agevole, ad esempio con un amperometro e
un cronometro.
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Altro concetto da richiamare è la tensione:
• La differenza di potenziale tra due punti è
pari al lavoro che occorre spendere per
portare una carica unitaria da un punto
all’altro
• Lavoro = energia
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Energia elettrica
• E se devo portare tante cariche? Quanta energia devo
spendere ( o meglio deve essere prodotta dal
generatore)?
E  U AB  Q
Dove
E è l’energia
UAB è la d.d.p. tra due punti A e B
Q è la quantità di carica spostata
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Energia fornita da un generatore
B
Ipotizzando un semplice circuito
elettrico
A
Il generatore spende un energia pari
E  U AB  Q
Sostituendo l’espressione di Q ricavata precedentemente
E  U AB  I  t
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Sistemi elettrici Ideali
Energia in
ingresso.
Fornita dai
generatori
Energia utile.
Trasformata dagli
utilizzatori in altre
forme di energia
In un sistema ideale tutta l’energia in ingresso si trasforma in energia
utile
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Sistemi elettrici reali
Energia in
ingresso.
Energia utile.
Fornita dai
generatori
Trasformata dagli
utilizzatori in altre
forme di energia
Energia Persa.
Ad esempio nei
conduttori
Ei= Eu + Ep
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• Esempio
Ei = UG ∙I ∙Δ t
In base alla II legge di Ohm la
resistenza dei conduttori è pari a
UG : tensione del generatore
Ei = Uu ∙I ∙Δ t
Uu : tensione sull’utilizzatore
Ei = URc ∙I ∙Δ t
URc : caduta di tensione sui conduttori
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Energia Persa
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N.B.: occorre sempre considerare la tensione ai capi dell’utilizzatore
e la corrente che lo attraversa
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Rendimento
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esercizio
• Determinare il rendimento per il circuito
dell’esercizio precedente
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Misura dell’energia
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• L’energia misurata in Joule spesso ha
valori espressi da cifre molto grandi.
• Per una scrittura più agevole si possono
usare i suoi multipli:
– kJ = 1000 J
– MJ=1.000.000 J
(kiloJoule)
(MegaJoule)
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