Differenza tra corrente continua (DC) e corrente alternata (AC)

Quando si parla di corrente (ma anche di tensione) si è soliti sentire questa parola insieme ad un’altra cioè “alternata” oppure “continua”. Altre volte si può sentire parlare di “alimentazione in continua” oppure “alimentazione in alternata”.

Ma cos’è l’alternata e cosa la continua? Se ti sei fatto questa domanda allora sei nel posto giusto. Cominciamo col dire che esistono solo due tipi di corrente elettrica e sono: continua ed alternata. Nel caso della continua si è soliti utilizzare l’espressione “corrente continua” oppure la sigla c.c. in italiano (d.c. in inglese – direct current). Per l’alternata si usa l’espressione “corrente alternata” oppure la sigla c.a. in italiano (a.c. in inglese – alternate current) In questo articolo partiremo dal concetto di corrente elettrica per capire cosa si intende per alternata, cosa per continua e vedremo quali sono le differente tra questi due concetti. Ai fini del concetto di continua ed alternata, valgono le stesse considerazioni sia per la corrente che per la tensione elettrica.

Definizione di corrente elettrica

La corrente elettrica è definita come il movimento di cariche elettriche all’interno di un conduttore. La corrente elettrica rappresenta il flusso di cariche che muovendosi attraversano una superficie. Le cariche elettriche possono essere gli elettroni ovvero particelle cariche negativamente (-) oppure i protoni cioè particelle cariche positivamente (+). Il conduttore attraversato da tale flusso può essere un qualsiasi materiale solido, liquido o gassoso.

Verso della corrente elettrica all’interno di un conduttore per moto di cariche elettriche positive (+) e moto di cariche elettriche negative (-)

Se si considera un qualsiasi circuito, la corrente è il flusso di cariche che attraversa il cavo elettrico. Affinché si possa generare della corrente, ovvero un flusso di cariche elettriche, è necessario che tra gli estremi del conduttore vi sia una differenza di potenziale. Quando si parla di corrente elettrica si fa tipicamente riferimento al movimento degli elettroni cioè delle cariche negative. Per convenzione la direzione della corrente elettrica è quella delle cariche positive cioè opposta alla direzione di spostamento degli elettroni.

Si definisce intensità della corrente elettrica che attraversa un conduttore, la quantità di carica che attraversa una sezione del conduttore in un determinato intervallo di tempo. L’espressione matematica che descrive l’intensità di corrente è la seguente:

$i = \frac{dq}{dt}$

L’unità di misura dell’intensità di corrente è l’Ampere (A) che corrisponde a Coulomb (C) su secondi (s).

$[i] = A = \frac{C}{s}$

Quali sono i due tipi di corrente elettrica?

Andamento corrente continua e corrente alternata

Ci sono due tipi di corrente:

corrente continua detta c.c. in italiano oppure d.c. in inglese (direct current) e
corrente alternata detta c.a. in italiano oppure a.c. in inglese (alternate current.

Entrambi i tipi di corrente elettrica indicano la presenza di un flusso di cariche. Nel caso della corrente continua, tali cariche si muovono sempre nella stessa direzione. Nella corrente alternata le cariche elettriche cambiano periodicamente direzione passando continuamente da una direzione positiva ad una negativa.

Corrente continua c.c. (direct current d.c.)

La corrente continua è un tipo di corrente che assume un valore di intensità costante nel tempo. Nel grafico seguente è mostrato l’andamento di una corrente continua (o di una tensione continua).

Dal grafico si evince che la corrente continua assume lo stesso valore in ogni istante di tempo. L’espressione della corrente continua è quindi una costante.

$i(t) = k;$

Un esempio di sorgente di alimentazione in grado di fornire al carico una corrente continua è la batteria.

Esempi di sorgenti di alimentazione continua: pila, batteria, pannello fotovoltaico

Tuttavia esistono altre sorgenti di alimentazione continua a cui si pensa di meno ma che sono oramai molto diffuse come tutte quelle derivanti dai pannelli fotovoltaici.

I fabbricanti e coloro che mettono sul mercato dispositivi elettrici sono sempre tenuti, per legge, ad indicare sul dispositivo il tipo di alimentazione, sia in ingresso che eventualmente, in uscita. L’alimentazione in continua viene indicata dalla sigla c.c. (oppure d.c. in inglese) oppure dal simbolo seguente.

Simbolo corrente continua –
IEC 60417-5031

Nella corrente continua, il flusso di cariche elettriche si muove all’interno del conduttore sempre nella stessa direzione e nella stessa quantità.

Corrente alternata c.a. (alternate current a.c.)

La corrente alternata è quella corrente che assume valori di intensità diversi nel tempo. L’andamento della corrente alternata (o tensione alternata) è quello mostrato in figura.

Come si può vedere, il segnale assume il valore zero al tempo zero per poi aumentare al passare del tempo (e successivamente diminuire e di nuovo aumentare).

L’andamento della corrente alternata può essere espresso dalla equazione matematica della sinusoide ovvero:

$i(t) = I_{0} * sin(\omega t + \Phi)$

Un esempio di sorgente di alimentazione in alternata è la presa di corrente che ci fornisce l’alimentazione di rete in alternata (230 V, 50 Hz). In tutti i dispositivi elettrici che richiedono in ingresso (o forniscono in uscita) una tensione in alternata, questa viene indicata dalla sigla c.a. (oppure a.c. in inglese) oppure dal simbolo seguente, seguito dall’informazione sulla frequenza.

Simbolo corrente alternata –
IEC 60417-5031

Nella corrente alternata, il flusso di cariche elettriche varia continuamente direzione in ogni istante di tempo.

valori e tipi di alimentazione su un alimentatore commerciale — Indicazione dei valori e tipi di alimentazione in ingresso ed uscita su un alimentatore commerciale

Come si può vedere, nella figura di cui sopra, sono indicati il valore e la tipologia di alimentazione richiesta in ingresso ed in uscita. Si può notare che in questo caso il fabbricante del dispositivo ha indicato la tipologia di tensione in ingresso ed in uscita tramite i simboli rispettivamente di corrente alternata e corrente continua.

Differenza tra corrente continua e alternata

La differenza tra corrente continua e corrente alternata è l’andamento del segnale dell’intensità di corrente che nel caso di corrente continua è costante mentre nella corrente alternata varia nel tempo.

La corrente alternata e la corrente continua presentano entrambe dei vantaggi e degli svantaggi che rendono la scelta di una tipologia di segnale, rispetto all’altro, vincolata al tipo di applicazione richiesta. Altre differenze tra corrente alternata e continua sono:

Direzione del flusso di carica elettrica. Nella corrente continua il flusso di carica è sempre nella stessa direzione mentre nella corrente alternata varia nel tempo. Nella corrente continua la variazione della direzione della carica porta a quella che è chiamata potenza reattiva ovvero un flusso di carica che non va a servire direttamente il carico ma torna parzialmente indietro, nella direzione della sorgente rendendo quindi meno efficiente la distribuzione di energia al carico.
Immagazzinamento dell’energia elettrica. A differenza della corrente alternata, la corrente continua può essere fornita al carico sfruttando dei dispositivi in grado di conservare la carica come la batteria oppure i condensatori.
Distribuzione elettrica. La distribuzione dell’energia elettrica lungo le reti nazionali ha inizio nelle centrali elettriche e viene trasportata da apposite linee per arrivare alle case o alle industrie. Le linee di distribuzione devono coprire l’intero territorio nazionale e quindi sono molto lunghe. La distribuzione dell’energia elettrica avviene tramite livelli di tensione particolarmente elevati al fine di ridurre le perdite di potenza e viene sempre effettuata con tensione alternata. Questo perché se si usasse tensione in continua la potenza dissipata sarebbe più elevata e richiederebbe conduttori con sezioni più grandi e quindi più materiale elettrico ovvero costi elevatissimi. Il vantaggio, in termini di efficienza nella distribuzione dell’energia elettrica, nell’utilizzare tensione in alternata è tale da rendere trascurabile la necessità di dover introdurre convertitori per alimentare dispositivi in continua.
Disturbi elettromagnetici. La corrente alternata, in particolar modo a frequenze elevate è spesso responsabile della generazione di disturbi elettromagnetici. Un esempio di questo è dato dagli alimentatori switching. L’utilizzo di corrente alternata è particolarmente utile ed efficiente negli alimentatori a commutazione, detti anche alimentatori switching. Questi alimentatori vengono tipicamente utilizzati per fornire corrente continua a partire da una sorgente in alternata (ma eventualmente anche in continua). L’alimentatore switching è un dispositivo elettronico in grado di regolare la tensione in uscita andando a commutare ad altissima frequenza il segnale in ingresso. Questo porta notevoli vantaggi in quanto gli alimentatori switching sono molto efficienti e di dimensioni contenute. Tuttavia, a frequenze così elevate (kHz ma anche MHz), i fronti d’onda delle tensioni e correnti alternate sono particolarmente ripidi generando elevati livelli di energia che possono facilmente portare ad interferenze elettromagnetiche. Tali interferenze possono essere tali da perturbare il normale funzionamento dei dispositivi che si trovano in prossimità dell’alimentatore, compresi il carico e l’alimentatore stesso.