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Indice Corso
0. Introduzione
1. Breve storia e unitá di misura
2. Le leggi fondamentali (+)
3. L'analisi dei circuiti (+)
4. L'accumulo di energia (+)


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Fondamenti di elettrotecnica - Capitolo 2
Lezione 3: Tensione ideale e corrente ideale
A cura del dott.ing. Damiano Martorelli

2.3.1 La tensione ideale e generatori di corrente

Negli esempi precedenti, si √® utilizzata una pila come generatore di corrente, nell'ipotesi implicita che la tensione da essa fornita (ad esempio, 1.5 Volts per una pila alcalina, 12 Volts per una batteria acido-piombo d'auto) sia fissata. Con tale assunzione, implicitamente trattiamo la pila come un generatore ideale. Andremo ora a definire i generatori ideali. Intuitivamente, un generatore ideale √® quello che fornisce una arbitraria quantit√† di energia. I generatori ideali sono divisi in due tipi: generatori di tensione e generatori di corrente. Di questi due tipi, si √® probabilmente pi√Ļ familiari con il primo, giacch√© pile (a secco o alcaline) e batterie acido-piombo sono tutte generatori di tensione (e non sono, naturalmente, ideali). E' difficile pensare ad un esempio fisico che approssimi il comportamento di un generatore ideale di corrente; tuttavia, esistono anche delle approssimazioni ragionevolmente buone di un generatore ideale. Ad esempio, un generatore di tensione collegato in serie con un elemento circuitale che oppone una grande resistenza al flusso di corrente, fornisce una corrente pressoch√© costante, bench√© piccola, e pertanto si comporta come se di fatto fosse un generatore ideale di corrente.



2.3.2 Generatori di tensione ideale

Un generatore di tensione ideale è un dispositivo elettrico che genera una tensione predeterminata ai suoi morsetti. La capacità di un generatore ideale di tensione di fornire la sua tensione in uscita non è influenzata dalla corrente che esso deve fornire agli altri elementi circuitali. In altre parole:

Un generatore ideale di tensione fornisce una prescritta tensione ai suoi morsetti indipendentemente dalla corrente che lo attraversa. La quantità di corrente fornita dal generatore è determinata dal circuito ad esso collegato.

Generatori ideali di tensione
a) b) c)
Figura 2.7 Generatori ideali di tensione

La figura 2.7 mostra i vari simboli per i generatori di tensione che saranno usati in seguito. Il simbolo di tipo a) √® quello generale; in generale, la tensione in uscita da un generatore ideale vs(t) pu√≤ essere funzione del tempo, ma pu√≤ anche essere costante (in inglese indicata con la sigla DC = direct current). Il simbolo b) √® invece usato nel solo caso specifico di generatori di tensione costante (√® la batteria ideale). Infine, il simbolo c) √® impiegato nel caso specifico di generatori di tensione sinusoidale (ad esempio: vs(t) = V cos(ωt).
   In generale, salvo diversa segnalazione, sar√† usata la seguente notazione: un generico generatore di tensione sar√† indicato con la lettera minuscola v. Se √® necessario enfatizzare che il generatore produce una tensione che varia nel tempo, allora si user√† la notazione v(t). Infine, un generatore di tensione costante (DC) sar√† indicato con la lettera maiuscola V. Si noti che per convenzione il verso positivo della corrente √® quello uscente dal morsetto positivo del generatore.

Rappresentazione Simbolica Rappresentazione fisica
a) rappresentazione simbolica b) rappresentazione fisica
Figura 2.8 Varie rappresentazioni di un sistema elettrico

Consideriamo la figura 2.8: essa rappresenta il collegamento tra un generatore di energia e un circuito passivo (cioè un circuito che può assorbire e dissipare energia - per esempio, i fari e le lampadine degli esempi precedenti). Sono mostrate due rappresentazioni diverse: simbolica e fisica; nell'analisi dei circuiti elettrici, noi scegliamo di rappresentare la realtà fisica di figura 2.8(b) tramite l'approssimazione fornita dagli elementi circuitali ideali, come raffigurato in figura 2.8(a).



2.3.3 Generatore ideale di corrente

Un generatore ideale di corrente è un dispositivo che è in grado di generare una corrente costante indipendentemente dal circuito a cui è collegato. A tal fine, esso deve essere in grado di generare una tensione arbitraria ai suoi morsetti. La figura 2.11 mostra il simbolo usato per rappresentare il generatore ideale di corrente. Per analogia con la definizione di generatore ideale di tensione, possiamo scrivere:

Generatore ideale di corrente
Figura 2.9 Simbolo del generatore ideale di corrente

Un generatore ideale di corrente fornisce una predeterminata corrente a qualsiasi circuito esso venga collegato. La tensione generata dal generatore è determinata dal circuito cui esso è collegato.

La stessa convenzione vista per i generatori di tensione viene usata per i generatori di corrente: si userà la lettera minuscola i per indicare un generico generatore di corrente, e la lettera maiuscola I per indicare un generatore di corrente continua.



2.3.4 Generatori dipendenti o controllati o comandati

I generatori finora descritti sono in grado di generare una predeterminata tensione o corrente indipendentemente da ogni altro elemento all'interno del circuito. Vengono perciò detti generatori indipendenti. Esiste, tuttavia, un'altra categoria di generatori, il cui output (corrente o tensione) è funzione di qualche altra tensione o corrente in un circuito: vengono perciò chiamati generatori dipendenti (o controllati o comandati). Per rappresentare tali generatori (e distinguerli da quelli indipendenti) si usa un simbolo diverso, a forma di rombo. I simboli tipicamente usati sono quelli di figura 2.10; la tabella seguente illustra le relazioni tra tensione o corrente del generatore e la tensione o corrente da cui esso dipende - vx o ix, rispettivamente - che possono essere qualsiasi tensione o corrente nel circuito.

Simboli generatori indipendenti Tipo di generatore Relazione
Generatore di tensione a tensione controllata
(VCVS = voltage controlled voltage source)
vs = A vx
Generatore di tensione a corrente controllata
(CCVS = current controlled voltage source)
vs = A ix
Generatore di corrente a tensione controllata
(VCCS = voltage controlled current source)
is = A vx
Generatore di corrente a corrente controllata
(CCCS = current controlled current source)
is = A ix
Figura 2.10 Simboli per i generatori dipendenti


 
     
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