Cosa è un circuito AC?

Fondamenti dei Circuiti AC

Un circuito AC è definito come un circuito alimentato da una sorgente di potenza alternata. La corrente alternata (AC) è ampiamente utilizzata per applicazioni domestiche e industriali a causa delle sue caratteristiche uniche: a differenza della corrente continua (DC), sia la magnitudine che la direzione della corrente e della tensione in un circuito AC variano periodicamente nel tempo.

Le forme d'onda AC seguono tipicamente un andamento sinusoidale, completando un ciclo con metà positive e negative uguali. Questo comportamento è descritto matematicamente come funzione del tempo (t) o dell'angolo (θ = ωt), dove ω rappresenta la frequenza angolare.

Impedenza nei Circuiti AC vs. DC

• Nei circuiti DC, l'opposizione alla corrente deriva esclusivamente dalla resistenza (R).

• Nei circuiti AC, l'opposizione deriva da:

• Resistenza (R)

• Reattanza induttiva (XL = 2πfL), dove L è l'induttanza e f è la frequenza

• Reattanza capacitiva (XC = 1/(2πfC)), dove C è la capacità

Relazioni di Fase nei Sistemi AC

Nei circuiti AC, la corrente e la tensione sono caratterizzate da entrambe la magnitudine e l'angolo di fase. La loro allineamento di fase dipende dai parametri del circuito (R, L, C). Le quantità sinusoidali come la tensione e la corrente variano con il seno dell'angolo θ, rendendole fondamentali per l'analisi dei sistemi AC.

Vantaggi delle Forme d'Onda Sinusoidali nella Generazione di Potenza

La tensione e la corrente sinusoidali sono preferite globalmente per la generazione di potenza a causa di:

• Riduzione delle perdite di ferro e rame nelle trasformatori e nelle macchine rotanti, migliorando l'efficienza.

• Minimizzazione dell'interferenza con i sistemi di comunicazione adiacenti.

• Livelli di disturbo inferiori nei circuiti elettrici.

Dinamica della Tensione e Corrente Alternata

Forma d'Onda della Tensione Alternata e Corrente Resistiva

La forma d'onda della tensione alternata nel tempo e la corrente che scorre attraverso la resistenza (R) nel circuito sono mostrate di seguito:

Tipi di Circuiti AC e Terminologia Chiave
Classificazione dei Circuiti AC

I circuiti AC sono categorizzati in base alle loro configurazioni di componenti:

• Circuiti puri di resistenza (R)

• Circuiti puri di capacità (C)

• Circuiti puri di induttanza (L)

• Combinazioni RL (resistenza-induttanza)

• Circuiti RC (resistenza-capacità)

• Circuiti LC (induttanza-capacità)

• Circuiti RLC (resistenza-induttanza-capacità)

Terminologia Essenziale dei Circuiti AC

• Ampiezza:Il valore massimo positivo o negativo di una quantità alternata all'interno di un ciclo, anche noto come valore di picco o massimo. Simbolizzato da Em/Vm per la tensione e Im per la corrente.

• Alternanza:Una mezza onda di un'onda alternata, corrispondente a 180° elettrici.

• Ciclo:Un insieme completo di valori positivi e negativi di una quantità alternata, equivalente a 360° elettrici.

• Valore Istantaneo:La magnitudine della tensione o della corrente in un qualsiasi momento specifico, denotata da e (tensione) o i (corrente).

• Frequenza (f): Il numero di cicli al secondo di una quantità alternata, misurata in hertz (Hz).

• Periodo Temporale (T):La durata in secondi per completare un ciclo di una forma d'onda di tensione o corrente.

• Forma d'Onda:Una rappresentazione grafica che traccia i valori istantanei di una quantità alternata (tensione/corrente) sull'asse y contro il tempo (t) o l'angolo (θ = ωt) sull'asse x.

Una tensione alternata periodica inverte la polarità e la magnitudine, mentre la corrente alternata fa lo stesso—cambiando direzione e ampiezza nel tempo. Quando una sorgente di tensione AC si connette a un carico resistivo (come mostrato di seguito), la corrente scorre in una direzione durante la mezza onda positiva e si inverte durante la mezza onda negativa, riflettendo i cambiamenti di polarità della sorgente.