Generatore elettrico
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Un generatore elettrico è un dispositivo destinato a produrre energia elettrica a partire da una diversa forma di energia.
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[modifica] Generatore di corrente e di tensione
Concettualmente esistono due tipi di generatori elettrici:
Il generatore di tensione produce una tensione elettrica definita e costante (o comunque un andamento prefissato in funzione del tempo). Il variare del carico applicato comporta una variazione della corrente uscente dal generatore secondo quanto previsto dalla legge di Ohm. Il generatore di corrente mantiene invece una corrente elettrica, ed al variare del carico varia la tensione in uscita dal generatore in modo che, per effetto della legge di Ohm la corrente si mantenga al valore corretto.
[modifica] Generatori
[modifica] Generatore ideale
Nello studio teorico dei fenomeni e circuiti elettrici si considerano in genere i generatori come ideali. Un generatore ideale è in grado di produrre qualunque tensione e corrente senza alcun limite ed è privo di resistenza interna. Il valore di corrente o tensione generato è indipendente dal carico applicato.
Nella realtà non esistono generatori ideali, poiché qualunque dispositivo ha una sua resistenza interna intrinseca, inoltre è in grado di generare tensione e corrente solo entro determinati limiti.
[modifica] Generatore reale
Un generatore reale di tensione può essere rappresentato come un generatore ideale di tensione con esplicitata in serie la resistenza interna, mentre il generatore reale di corrente può essere rappresentato come un generatore ideale di corrente con in parallelo la resistenza interna.
In teoria, qualora un circuito comprendente un generatore ideale di corrente venga aperto, la tensione in uscita dovrebbe salire all'infinito. Nei generatori reali esiste però un valore limite di tensione oltre il quale la corrente crolla a zero. Dal punto di vista teorico, nella rappresentazione teorica del generatore reale la corrente in uscita dal generatore ideale si chiude sulla resistenza interna.
[modifica] Generatori elettrodinamici
Questi generatori si basano sulla induzione di corrente elettrica in un circuito per effetto della legge di Faraday-Neumann-Lenz e sono i più importanti in termini di produzione di energia elettrica.
In questa categoria rientrano principalmente la dinamo per la produzione di corrente continua e l'alternatore, in grado di generare corrente alternata.
Esistono comunque altri casi di produzione di energia elettrica a partire da un moto in un campo magnetico, tra cui i sistemi di satelliti al guinzaglio, come dimostrato nell'esperimento Tethered Satellite System.
[modifica] Generatori elettrochimici
Quando il flusso di elettroni è prodotto da una reazione di ossidoriduzione si ha un generatore elettrochimico. I più comuni sono le pile e le celle a combustibile
[modifica] Altri tipi
Le tecnologie in grado di generare energia sono molte, ma in genere la potenza prodotta ed il costo dell'energia prodotto è superiore ai generatori elettrodinamici, per questo motivo spesso le applicazioni sono limitate ad aluni settori di nicchia.
È il caso dei generatori basati su decadimenti nucleari di isotopi radioattivi. La produzione di elettricità può essere causata direttamente dallo spostamento di particelle elettricamente cariche oppure indirettamente a partire dal calore prodotto dai decadimenti, come nel generatore termoelettrico a radioisotopi.
La produzione di elettricità a partire da una differenza di temperatura per effetto Seebeck può sfruttare qualunque fonte di calore.
I pannelli fotovoltaici sono in grado di convertire direttamente la luce in energia elettrica. L'uso è maggiormente conveniente in zone con molta luce a disposizione.
I generatori a piezoelettricità sfruttano la proprietà di particolari cristalli di produrre una differenza di potenziale se sottoposti a compressione. Il fenomeno è sfruttato in alcuni tipi di accendigas da cucina, ma ne è studiato l'uso per generare energia elettrica per gli equipaggiamenti personali degli eserciti. Il generatore viene incorporato nei tacchi delle scarpe in modo che ad ogni passo viene generata energia.
Quando occorre produrre alta tensione con corrente limitata si possono impiegare i generatori elettrostatici.
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