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L'elettromagnetismo

Generatori di tensione

Il flusso di cariche elettriche in un conduttore, ovvero il flusso di corrente elettrica, continua fintanto che alle estremità del conduttore persiste una differenza di potenziale. Quando si è ristabilito l'equilibrio, ovvero quando il potenziale elettrico è uguale in tutti i punti del conduttore, il flusso di corrente cessa. Ciò presenta analogia con quanto accade con la corrente di un fluido (se vi è differenza di pressione tra due zone atmosferiche, la corrente d'aria tende a fluire dalla zona a pressione maggiore verso quella a pressione minore) o con quanto si verifica tra due corpi a temperatura diversa (avviene un passaggio di calore dal corpo più caldo a quello più freddo, fino a che i due corpi non raggiungono la stessa temperatura). Allo stesso modo, la corrente elettrica fluisce in un conduttore fino a che tutti i punti di quest'ultimo non hanno raggiunto il medesimo potenziale.

Se si vuole fare in modo che la corrente continui a fluire e non si interrompa una volta raggiunto l'equilibrio elettrico, occorre l'intervento di un dispositivo che mantenga la differenza di potenziale, cioè che fornisca a un conduttore (o a un sistema di conduttori) l'energia necessaria per mantenere la corrente elettrica al suo interno: un tale dispositivo si chiama generatore di tensione (o generatore elettrico); la sua funzione è quella di controbilanciare l'effetto del moto delle cariche elettriche attraverso il conduttore, che tende ad annullare la differenza di potenziale.

Si può capire molto bene il ruolo del generatore ricorrendo a un'analogia idraulica. Supponiamo di avere un serbatoio d'acqua sospeso a una certa altezza dal suolo e collegato, tramite un tubo, con una vasca sottostante. L'energia potenziale gravitazionale dell'acqua la fa passare spontaneamente dai punti a energia potenziale maggiore (il serbatoio) a quelli a energia potenziale minore (la vasca), quindi in poco tempo l'acqua si trasferirà dal serbatoio alla vasca. Se volessimo riportare l'acqua dalla vasca nel serbatoio, dovremmo ricorrere a un dispositivo, una pompa idraulica, che compia un lavoro contro le forze del campo gravitazionale. La funzione del generatore è del tutto simile a quella della pompa idraulica.

Sono generatori di tensione le pile elettriche, le batterie delle automobili e le dinamo, che trasformano energia di diversa natura in energia elettrica. Le pile e le batterie delle auto trasformano energia chimica in energia elettrica; la dinamo si basa sulla produzione di elettricità dovuta a un campo magnetico . Il primo generatore di corrente fu proprio la pila e venne costruito nel 1800 dal fisico italiano Alessandro Volta (1745-1827).

Un generatore è solitamente dotato di due morsetti detti polo negativo (−), a potenziale più basso, e polo positivo (+), a potenziale più alto. Il generatore di tensione accumula le cariche positive al polo positivo e le cariche negative al polo negativo, compiendo un lavoro contro le forze del campo elettrico. Unendo tra loro con un conduttore (per esempio, un filo metallico) i poli opposti del generatore, le cariche scorrono entro il conduttore: un generatore permette quindi di ottenere corrente elettrica per un lungo periodo di tempo.

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