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Bipolo (elettrotecnica)

Che cos'è un bipolo?

In elettrotecnica con il termine di bipolo si intende ogni sistema elettrico per il quale si possano trovare due morsetti o terminali a cui il sistema faccia capo.

Pertanto sono bipoli i più semplici componenti elettrici quali i resistori, gli induttori e i condensatori, ma anche la più complessa rete elettrica in corrente continua o alternata monofase può essere considerata un bipolo, purché la si consideri facente capo a un nodo qualsiasi della rete stessa, ad esempio ai morsetti di un generatore, o anche a due conduttori qualsiasi contigui tra loro.

Lo scopo fondamentale del concetto di bipolo è di semplificare l'impostazione e la risoluzione dei problemi relativi al sistema elettrico quando interessi lo studio del comportamento di quest'ultimo in corrispondenza di due terminali contigui come sopra definiti e in particolare lo studio delle variazioni della corrente elettrica in funzione della tensione o viceversa.

Bipoli attivi e bipoli passivi

Un bipolo si dice attivo se contiene generatori di forza elettromotrice (f.e.m.); si dice invece passivo il bipolo che non contiene generatori di forza elettromotrice (f.e.m.).

Così sono bipoli attivi tanto i generatori di corrente continua o alternata monofase quanto le reti elettriche contenenti uno o più di tali generatori, mentre sono bipoli passivi gli utilizzatori di energia elettrica e le reti elettriche non contenenti generatori.

Bipoli lineari e non lineari

Un'ulteriore distinzione viene fatta tra bipoli lineari e non lineari.

Nei bipoli lineari la corrente e la tensione sono sempre proporzionali tra loro: è questo, ad esempio, il caso dei resistori.

Nei bipoli non lineari, invece, manca tale proporzionalità tra corrente e tensione: è questo, ad esempio, il caso degli induttori magneticamente saturati.

Equazioni dei bipoli lineari

Verrà trattato il caso semplice di un bipolo lineare, poiché nel caso dei bipoli non lineari si hanno equazioni più complesse e spesso non facilmente definibili.

Consideriamo un bipolo attivo e in corrente alternata; per esso vale la seguente equazione:

V = E - Z · I

nella quale:

  • V e I indicano rispettivamente la tensione e la corrente misurate ai morsetti presi in considerazione;
  • E indica la tensione misurata a vuoto (cioè con I = 0);
  • Z indica l'impedenza che si misurerebbe tra i morsetti dopo avere soppresso ogni f.e.m. nell'interno del bipolo stesso.

Da ciò si deduce facilmente che, se il bipolo è passivo, la rispettiva equazione si riduce alla forma:

V = - Z · I

Se poi il bipolo è in corrente continua, le equazioni di un bipolo attivo e passivo sono rispettivamente:

V = E - R · I

e

V = - R · I

che sono di ovvio significato e derivano dalle precedenti sostituendo le tensioni alternate E e V e la corrente alternata I rispettivamente con le tensioni continue E e V e la corrente continua I, mentre Z è sostituita da R, cioè dalla resistenza che si misurerebbe tra i morsetti del bipolo dopo avere soppresso ogni f.e.m. nell'interno del bipolo stesso se esso è attivo.

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