La sezione dei conduttori

 

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Uno dei parametri da considerare nella realizzazione di un impianto elettrico è la sezione dei conduttori che si utilizzeranno, in quanto essa determina la portata in corrente massima che i conduttori potranno sopportare . La sezione equivale all'area del cerchio della parte in rame che si vede guardando di fronte l'estremità di un cavo. In pratica maggiore è la sezione tanto maggiori sono le dimensioni di un cavo conduttore. La sezione si misura in millimetri quadrati (mmq)

L' importanza di calcolare la sezione dei conduttori da impiegare, è data dalla necessità di far si che essi non si surriscaldino eccessivamente e che su di essi non si crei una eccessiva caduta di tensione durante il funzionamento.

 

 

Per capire meglio esaminiamo brevemente alcune nozioni base di elettrotecnica:

Prendiamo un elemento conduttore, per esempio un filo di rame, esso è composto da atomi. L'atomo è composto da un nucleo centrale, nel quale risiedono i neutroni di carica nulla e i protoni di carica positiva, e dagli elettroni di carica negativa che orbitano intorno al nucleo. Normalmente l'atomo si trova in perfetto equilibrio di cariche in quanto possiede tanti elettroni  quanti sono i protoni interni al suo nucleo.

Se poniamo ai capi di tale conduttore un generatore di forza elettromotrice (F.E.M.), cioè un apparato con due poli di carica opposta ( uno positivo e uno negativo ) ad esempio una batteria, tenendo presente che cariche uguali si respingono e cariche opposte si attraggono, avremo sulla superficie del conduttore un flusso di elettroni che dal polo negativo del generatore si sposteranno verso il polo positivo.

Il fenomeno si spiega così: il polo negativo del generatore saturo di elettroni tende a respingere gli elettroni posti più esternamente agli atomi del conduttore, con una forza capace di staccarli dalla loro orbita intorno al nucleo. Dall'altra parte il polo positivo del generatore mancante di elettroni ( per questo è positivo! ) tende ad attrarre tali elettroni con forza equivalente. Ogni atomo che perde elettroni diventa positivo in quanto i protoni ( di carica positiva ) interni al suo nucleo si trovano ad essere in numero maggiore. Esso tende ad attrarre dall'atomo vicino tanti elettroni quanti ne ha persi e così via ogni atomo. Si viene a creare così una reazione a catena che genera il flusso di elettroni. Tale condizione resterà finche sarà presente la differenza di potenziale ( D.D.P.) prodotta dal generatore.

La definizione di corrente elettrica è infatti: un flusso di elettroni che scorre su un conduttore. L'intensità di corrente ( I ) si misura in Ampere (A)

La differenza di potenziale o forza elettromotrice, viene definita Tensione e si misura in Volt ( V )

Gli elettroni, durante il loro percorso sul conduttore, trovano degli ostacoli che ne limitano i movimenti. Tali ostacoli sono rappresentati dagli atomi stessi del conduttore tenuti insieme dalla forza di coesione. Gli elettroni quindi trovano una resistenza (R) al loro passaggio.

La resistenza (R) di un conduttore si misura in OHM ( W )      

Essa, in base alla legge di Ohm, è data dal rapporto tra la forza elettromotrice del generatore e la corrente che si stabilisce nel conduttore:

R = V : I

La resistenza di un conduttore è tanto maggiore quanto più piccola è la sua sezione.

Ogni elemento ha la sua resistenza specifica che viene detta resistività. Più precisamente  la resistività è la resistenza in W di 1 metro di conduttore con sezione di 1 mmq . Per il rame la resistività è 0,017 W. Il simbolo della resistività è  r ( pronunciasi ro ).

Si può rilevare la resistività dei materiali nell'apposita tabella.

La resistenza provoca nel conduttore una generazione di calore a causa dell'attrito degli elettroni con la struttura atomica del conduttore stesso.

Il calore generato è tanto maggiore quanto maggiore è il flusso di elettroni e quanto minore è la dimensione del conduttore e quindi la sua sezione.

Questo fenomeno è detto effetto Joule dal nome del suo scopritore.

Inoltre la resistenza del conduttore crea su di esso una caduta di tensione (C.D.T. ) . Ciò vuol dire che se si considera un circuito elettrico formato da un generatore, dai cavi di collegamento ed un utilizzatore, la tensione presente sull'utilizzatore non sarà uguale a quella presente sul generatore, ma si dovrà tenere presente quella che cade sui fili di collegamento. Quindi sull'utilizzatore avremo la tensione del generatore meno quella della caduta di tensione dei conduttori.

Maggiori saranno la resistenza e l'intensità di corrente più alta sarà la caduta di tensione.

In base alla legge di Ohm la tensione è uguale a:

V = R x I

In un circuito con generatore a 12Volt con resistenza dei conduttori di 1 Ohm e intensità di corrente di 1A,  avremo una C.D.T. sulla linea di: 1W x 1A = 1V. Sull'utilizzatore quindi giungeranno: 12 - 1 = 11Volt.

Consideriamo inoltre il concetto di potenza elettrica. In fisica la potenza è il lavoro compiuto da una forza per produrre uno spostamento in un certo tempo. La potenza elettrica è il lavoro svolto dal generatore per spostare gli elettroni e quindi produrre la corrente elettrica, permettendo all'utilizzatore di svolgere la sua funzione.

In base alla legge di Ohm la potenza in un circuito elettrico è uguale a:

P = V x I  ( tensione x corrente )   Si misura in Watt ( W )

 

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