chimica-online.it

Generatore di tensione

Che cos'è e come funziona un generatore di tensione?

Il generatore di tensione è un elemento circuitale che serve a mantenere una differenza di potenziale elettrica costante tra i suoi due poli consentendo così alle cariche di muoversi e creare dunque una corrente elettrica duratura all’interno di un circuito.

Il simbolo adottato per un generatore di tensione è il seguente:

simbolo generatore di tensione

Ricordiamo che le cariche positive tendono a muoversi spontaneamente da punti a potenziale maggiore verso punti a potenziale minore, mentre le cariche negative fanno proprio l’opposto ovvero si muovono da punti a potenziale minore verso quelli a potenziale maggiore.

Il generatore di tensione ha al suo interno forze di natura non elettrostatica e non conservative che sono necessarie a mantenere continuo il moto delle cariche.

Esso sfrutta al suo interno azioni meccaniche o chimiche (come pile ed accumulatori), l’induzione elettromagnetica o altri meccanismi come celle solari per fornire la fem.

fem E ddp in un generatore di tensione

La tensione che si presenta ai morsetti del generatore quando non c’è nessun carico resistivo collegato al generatore prende il nome di forza elettromotrice e si definisce come il rapporto tra il lavoro che bisogna compiere per spostare una carica q tra punti a diverso potenziale e la carica stessa:

fem = L / q

L’unità di misura della fem è il volt [V].

La differenza concettuale con la differenza di potenziale sta solo nel fatto che la fem è la ddp massima che teoricamente un generatore può fornire mentre la ddp è la tensione reale che si ottiene dal generatore considerando anche la resistenza che esiste al suo interno.

Generatore di tensione ideale

Un generatore di tensione ideale non possiede resistenze interne e dunque quando inserito in un circuito l’unica resistenza che si potrà considerare è quella esterna collegata ad esso che corrisponde alla resistenza dell’utilizzatore.

Per la prima legge di Ohm la corrente elettrica che il generatore eroga e che transita nella resistenza è pari al rapporto tra la forza elettromotrice fem e la resistenza esterna R:

i = fem / Rgeneratore ideale

Generatori di tensione reale

Nella realtà si ha a che fare con generatore di tensione reali che possiedono invece al loro interno una resistenza dovuta proprio ai materiali con cui è realizzato il dispositivo. Tale resistenza si chiama appunto resistenza interna, si indica con la lettera r e si misura ovviamente sempre in Ω.

Nello schema di un generatore di tensione reale si indica la resistenza interna r come collegata in serie al generatore stesso:

Generatore di tensione reale

Per calcolare la corrente erogata dal generatore in questo caso si deve tener conto che ci sono due resistenze collegate in serie tra di loro e dunque dovremo sommare la resistenza interna del generatore a quella esterna:

i = fem / (R + r)

Ai capi della resistenza r, essendo essa attraversata dalla stessa corrente i che attraversa tutto il circuito, si rileverà una differenza di potenziale data da:

ΔV = r ∙ i

Tale differenza di potenziale che si viene a creare sulla resistenza interna del generatore stesso va a sottrarsi alla fem erogata dal generatore e quindi la ddp fornita effettivamente dal generatore varrà:

ddp = fem - ΔV = fem  - r ∙ i

Ti lasciamo infine alcuni link che ti potrebbero interessare:

Calcolo della potenza dissipata dalla resistenza interna di un generatore di tensione

Come avviene il collegamento in serie di batterie?

Calcolo della massima potenza dissipata da una resistenza collegata in serie ad un'altra

Che cos'è la corrente continua?

Esercizio sul calcolo della ddp ai capi di un generatore di tensione reale

Comportamento di diversi circuiti in regime sinusoidale

Che cos'è un circuito RL?

Spiegazione su come si risolve un circuito elettrico

Studia con noi