«Puoi attraversare i mari, percorrere tutti i cammini e far funzionare macchine attraverso il galvanismo, o ancor meglio, l’elettromagnetismo, indubbiamente, se realizzati saranno la più nobile conquista mai realizzata dall’uomo” - Alfred Smee

Al giorno d’oggi, praticamente tutto dipende dall'elettricità, dagli strumenti con i quali lavoriamo, ai luoghi nei quali viviamo. Tutto sembra acceso e carico, collegato o connesso alla rete.

Utilizziamo l’elettricità praticamente in ogni momento.  Infatti, diamo per scontato che l’elettricità entri nella nostra casa e la percorra dall'alto al basso.

Anche se non ci rendiamo conto di quanto possa essere straordinaria un’infrastruttura, molti di noi probabilmente non sanno molto della tecnologia dalla quale tutto questo dipende. In questo caso specifico, tutto si basa sui trasformatori, un’apparecchiatura elettromagnetica che facilita il trasferimento dell’elettricità dalla centrale elettrica alla presa dove ricarichiamo il cellulare.

Senza di loro, non avremmo nessuna delle cose che ci sembrano così normali nella nostra vita quotidiana. In effetti, non avremmo nulla di elettrico nelle nostre case.

Per questo motivo, dobbiamo prenderci il tempo necessario per imparare queste piccole cose così semplici, questi piccoli gadget onnipresenti. Senza di loro, staremmo ancora vivendo nelle condizioni del 1820 più o meno.

In questo articolo, ci concentriamo sui trasformatori, all'interno del nostro argomento sul magnetismo e l’elettromagnetismo. Perché questo è il fenomeno fondamentale su cui si basano i trasformatori di energia. Ricordi a cosa si riferiva l’elettromagnetismo? Se non lo ricordi, ti consigliamo di consultare il nostro articolo relativo alla scienza dell’elettromagnetismo, prima di continuare a leggere.

Se invece lo ricordi bene, continua a leggere sui trasformatori di energia, una delle apparecchiature più sottovalutate ed imprescindibili che abbiamo.

I migliori insegnanti di Fisica disponibili
Ilaria
5
5 (27 Commenti)
Ilaria
23€
/h
Gift icon
Prima lezione offerta!
Filippo
5
5 (75 Commenti)
Filippo
30€
/h
Gift icon
Prima lezione offerta!
Riccardo
5
5 (96 Commenti)
Riccardo
25€
/h
Gift icon
Prima lezione offerta!
Daniele
5
5 (87 Commenti)
Daniele
16€
/h
Gift icon
Prima lezione offerta!
Antonio
5
5 (99 Commenti)
Antonio
15€
/h
Gift icon
Prima lezione offerta!
Frank
5
5 (24 Commenti)
Frank
15€
/h
Gift icon
Prima lezione offerta!
Lorenzo
5
5 (23 Commenti)
Lorenzo
20€
/h
Gift icon
Prima lezione offerta!
Sergio
5
5 (25 Commenti)
Sergio
20€
/h
Gift icon
Prima lezione offerta!
Ilaria
5
5 (27 Commenti)
Ilaria
23€
/h
Gift icon
Prima lezione offerta!
Filippo
5
5 (75 Commenti)
Filippo
30€
/h
Gift icon
Prima lezione offerta!
Riccardo
5
5 (96 Commenti)
Riccardo
25€
/h
Gift icon
Prima lezione offerta!
Daniele
5
5 (87 Commenti)
Daniele
16€
/h
Gift icon
Prima lezione offerta!
Antonio
5
5 (99 Commenti)
Antonio
15€
/h
Gift icon
Prima lezione offerta!
Frank
5
5 (24 Commenti)
Frank
15€
/h
Gift icon
Prima lezione offerta!
Lorenzo
5
5 (23 Commenti)
Lorenzo
20€
/h
Gift icon
Prima lezione offerta!
Sergio
5
5 (25 Commenti)
Sergio
20€
/h
Gift icon
Prima lezione offerta!
Inizia subito

Che cos’è un trasformatore?

Non potremmo trasferire l’elettricità senza elettromagnetismo.

La prima domanda da porci qui è dunque che cos'è realmente un trasformatore.

In parole povere, un trasformatore elettrico è un dispositivo che trasferisce energia elettrica da un circuito ad un altro. La cosa buona e cruciale per l’industria e non solo, è che questo avviene senza la necessità di nessun tipo di connessione metallica fra i due circuiti.

In sintesi, è fondamentalmente quello che fanno.

Tuttavia, le opportunità che questi piccoli dispositivi offrono, sono assolutamente enormi, come vedremo più dettagliatamente più avanti. Poiché si trovano nella natura delle reti elettriche e dei circuiti elettrici, le connessioni fra i distinti circuiti diventano fondamentali.

Questo è particolarmente vero quando parliamo di circuiti che richiedono tensioni diverse.

Ed è qui dove entra la seconda grande cosa che fanno i trasformatori: permettono il trasferimento di energia da un circuito ad alta tensione, a uno di bassa o media tensione

Anche se non ci credi, questo fatto in particolare è realmente importante, come vedremo fra un po’.

Distribuzione e trasferimento di energia

In primo luogo, vediamo il ruolo che svolgono i trasformatori nella distribuzione di energia.

Quasi tutta l’energia elettrica del mondo passa da un trasformatore per lo meno in un punto del suo ciclo di vita. E’ assolutamente probabile, infatti, che ne attraversi diversi. Solo la più piccola frazione di energia elettrica è prodotta da generatori in situ, quindi non c’è bisogno di trasferirla.

In questo modo, i trasformatori svolgono un ruolo fondamentale nell'energia che ci arriva a casa.

La distribuzione di energia avviene su scala assolutamente massiccia, attraversando paesi e continenti. Considerando che la corrente elettrica ha una lunga strada da percorrere dal produttore al consumatore, i trasformatori vengono spesso utilizzati per dividere il circuito in parti più piccole. Così, si ottiene una maggior stabilità nella linea e si facilità l’isolamento dei problemi.

Trasformatori ascensori e riduttori

L’uso più comune dei trasformatori  risiede nella loro funzione di riduttori o ascensori, supportando il funzionamento di tutta la rete elettrica, e consentendo l’arrivo di qualsiasi energia elettrica nelle nostre case.

Voltaggio e corrente

La rete elettrica funziona trasmettendo correnti elettriche con voltaggi estremamente alti.

In generale, più alta è la corrente, meno efficiente è la trasmissione. Con correnti più alte, si produce più calore e si perde più energia, quando viene rilasciata attraverso il cavo.

La corrente è la velocità di flusso dell’energia elettrica. Pertanto, maggiore è la corrente, più veloce passerà l’elettricità attraverso il cavo. E anche se tutto questo è positivo in teoria, gran parte dell’energia di disperde se viene trasferita su lunghe distanze.

Da parte sua, il voltaggio, conosciuto anche come forza elettromotrice, è la differenza di potenziale tra due punti diversi in un cavo. Questa è la tensione elettrica che consente il fluire della corrente. In altre parole, è la quantità di energia necessaria per trasferire la corrente lungo un cavo.

I trasformatori si basano su campi magnetici.

Trasformazione di voltaggi

Pertanto, le reti elettriche usano voltaggi incredibilmente alti, piuttosto che correnti elevate. Tuttavia, questo rappresenta un problema: sebbene l’elettricità ad alta tensione sia molto più facile ed efficace da trasferire, il suo reale utilizzo è molto più pericoloso. Avere tensioni molto alte in tutte le nostre prese non sarebbe molto intelligente.

In questo modo, la rete utilizza trasformatori per “aumentare”  la tensione dell’elettricità prima che venga trasmessa, e “riabbassarla” nuovamente dopo. Prima che possa essere distribuita localmente, e prima che arrivi nelle case della gente, la tensione deve ridursi enormemente, in quanto i voltaggi nei cavi nazionali sono mille volte più alti di quelli che potrebbero sopportare un portatile o una caffettiera.

Così funziona l’energia elettrica e da qui l’importanza dei trasformatori nella nostra vita.

Come funziona un trasformatore?

Già sai cosa fanno i trasformatori, però come lo fanno? Ecco che ancora una volta, per poter rispondere a questa domanda, dovremmo ricorrere all'elettromagnetismo.

L'elettromagnetismo è l'interfaccia o la combinazione di corrente elettrica e magnetismo; queste due cose sono due facce della stessa medaglia e i trasformatori funzionano sfruttando questa relazione.

I trasformatori sono dispositivi piuttosto semplici. Nelle loro forme più semplici, sono due bobine di filo attorno a un nucleo ferromagnetico. Immagina che siano un anello di ferro, ai cui lati opposti ci sono due avvolgimenti di filo di rame.

Comprendere il funzionamento di un trasformatore è fondamentale per sapere come funzionano i campi elettromagnetici.

Una corrente ne attraversa uno ed entra in quello che chiameremo avvolgimento primario. Come risultato del campo magnetico della carica elettrica, i cambiamenti nel flusso magnetico del nucleo di ferro elettrificheranno l'avvolgimento secondario dall'altra parte. Questa è la base per come funzionerebbe il trasformatore ideale, attraverso un processo chiamato induzione elettromagnetica.

La legge di Faraday, che prende il nome dall'uomo che scoprì l'induzione elettromagnetica, afferma che è solo necessario modificare il numero di bobine nella bobina secondaria e modificare la tensione che appare nel secondo circuito.

Faraday ed il flusso magnetico  

È stato Michael Faraday a scoprire questi principi dell'induzione elettromagnetica che sono diventati la base della tecnologia dei trasformatori.

Lui stesso costruì un piccolo trasformatore proprio come quello di cui abbiamo parlato. Collegando un lato ad una batteria e l'altro ad un galvanometro, notò che la carica elettrica era presente sul filo secondario quando, e solo quando, collegò e poi scollegò la batteria.

Questa è stata la parte essenziale della sua scoperta. Quando la corrente elettrica era stabile nel primo filo, non si osservava elettricità nel secondo. Ciò che era necessario era il cambio di carica elettrica. È stato questo cambiamento che influenzò il cambiamento nel flusso magnetico nel nucleo di ferro, consentendo la trasmissione di elettricità.

L’importanza della corrente alternata

Questa scoperta serve a mettere in luce il modo in cui oggi funzionano i trasformatori, con corrente alternata, in contrapposizione alla corrente continua.

Mentre la corrente continua è una corrente stabile che viaggia solo in una direzione; la corrente alternata cambia continuamente direzione. In questo modo si ha una variazione del flusso magnetico che permette il trasferimento di corrente elettrica attraverso il trasformatore o, in altre parole, che permette l'induzione di elettricità nel filo secondario.

Senza questa variabilità del campo magnetico nel trasformatore, non potrebbe esserci trasferimento di elettricità.

Le bussole utilizzano lo stesso principio fisico dei trasformatori.

L'importanza dell'elettromagnetismo

Michael Faraday fece questa scoperta nel 1830. Sebbene ci siano stati vari tentativi per rendere il processo più efficiente, i principi fondamentali del trasformatore non sono cambiati di una virgola, né sembra che cambieranno mai.

Per questo motivo il trasformatore testimonia che l'elettromagnetismo è una delle scoperte più importanti nella storia del nostro mondo.

A causa di questa importanza, faresti meglio a conoscerlo, giusto?

>

Il portale che connette insegnanti privati/e e allievi/e

1a lezione offerta

Ti è piaciuto quest'articolo? Lascia un commento

5,00 (1 voto(i))
Loading...

Paola

Traduttrice, insegnante, chissà un giorno....scrittrice. Ma con un'infinita passione per le lingue straniere