In fisica ed elettrotecnica la corrente elettrica è uno spostamento complessivo, cioè un qualsiasi moto ordinato di cariche elettriche, definito operativamente come la quantità di carica elettrica che attraversa una determinata superficie nell’unità di tempo.
Descrizione
Con la corrente elettrica si ha a che fare con cariche negative, gli elettroni, che scorrono in conduttori solidi, solitamente metallici. In altri casi si verifica uno spostamento di carica positiva, come ad esempio ioni positivi di soluzioni elettrolitiche. Dal momento che la direzione delle cariche dipende dal fatto che esse siano positive o negative, si definisce il verso della corrente convenzionale come la direzione del flusso di carica positiva. Tale convenzione si deve a Benjamin Franklin. Nelle applicazioni pratiche, comunque, il verso della corrente è importante per il corretto funzionamento dei circuiti elettronici, mentre ha un’importanza minore nei circuiti elettrici.
L’intensità di corrente elettrica, indicata usualmente col simbolo I (una I maiuscola), è assunta come grandezza fondamentale nel sistema internazionale (SI). La sua unità di misura è l’ampere (A), e da essa si ricava l’unità di misura di carica elettrica, il coulomb, che corrisponde alla carica elettrica trasportata da una corrente di un ampere nell’unità di tempo (1 C = 1 A×s).
La corrente elettrica può essere misurata direttamente con l’amperometro, ma questo metodo richiede l’interruzione del circuito, e talvolta può essere un inconveniente. La corrente può anche essere misurata senza interrompere il circuito, tramite il rilevamento del campo magnetico da essa generato. Gli strumenti usati per questo scopo comprendono: sensori a effetto Hall, morsetti e spire di Rogowski.
La corrente elettrica costituisce una grandezza fisica di fondamentale importanza nella tecnologia legata alla teoria dei circuiti, all’elettrotecnica e all’elettronica avendo un grande numero di applicazioni come ad esempio il trasporto di energia elettrica e informazioni tramite segnali nelle comunicazioni elettriche. Quando la corrente è utilizzata per l’alimentazione elettrica dei dispositivi elettrici viene utilizzata in due possibili modalità: la corrente continua, che presenta intensità sempre costante nel tempo e ha un unico verso di percorrenza, e la corrente alternata, che ha intensità periodicamente variabile nel tempo e non ha un unico verso di percorrenza.
Pericolosità della corrente
La soglia di percezione della corrente elettrica nell’uomo è circa di 0,5 mA in corrente alternata a frequenza industriale (f = 50÷60 Hz) e di 2 mA in corrente continua, e si deve tenere conto che l’effetto di una determinata corrente elettrica varia non solo per l’intensità, ma anche per la durata della percorrenza. La tensione non è rilevante negli effetti sull’uomo, ma occorre una tensione minima per essere attraversati dalla corrente: questo implica che sotto i 50 V circa non si corrono rischi, mentre al di sopra la tensione è ininfluente e gli effetti dipendono soltanto dall’intensità della corrente.
Con intensità di corrente maggiori a quelle specificate si producono nel corpo umano i seguenti effetti:
Tetanizzazione muscolare: i muscoli sottoposti a una corrente alternata subiscono una sequenza di stimoli elettrici. Non riuscendo a contrarsi e rilassarsi con la frequenza della corrente, i muscoli restano contratti permanentemente. Tale circostanza è particolarmente grave quando un oggetto in tensione viene impugnato, poiché la tetanizzazione paralizza i muscoli impedendone il rilascio. La massima corrente per la quale si riesce a lasciare la presa viene chiamata corrente di rilascio e si aggira sui 10÷30 mA a frequenza industriale. La contrazione muscolare si interrompe quando finisce il passaggio della corrente.
Arresto respiratorio: tetanizzazione dei muscoli respiratori quando il contatto interessa la regione toracico-polmonare. Comporta ipossia quindi danni al cervello dopo pochi minuti.
Fibrillazione ventricolare: una corrente alternata sufficientemente elevata (> 50 mA) che interessi la regione toracica può provocare la perdita di coordinamento dei muscoli cardiaci, così il cuore non riesce più a pompare sangue causando ipossia e danni al cervello.
Arresto cardiaco: se la corrente interessa il torace, può fermare il cuore, provocando un arresto cardiaco.
Ustione: sono dovute all’elevata densità di corrente elettrica tra cute e conduttore in tensione che, per effetto Joule, porta ad elevate temperature ed è quindi capace di provocare gravi ustioni.
Protezione
La protezione contro i contatti diretti si attua prevenendo i contatti accidentali con le parti in tensione:
isolamento delle parti attive con materiale isolante non removibile,
involucri o barriere tali da impedire ogni contatto con le parti in tensione,
ostacoli o distanziatori,
interruttori differenziali ad alta sensibilità, con correnti differenziali di soglia di Is ≤30 mA
La protezione contro i contatti indiretti si realizza nei seguenti modi:
Messa a terra delle masse,
Interruzione automatica dell’alimentazione tramite interruttori differenziali,
Doppio isolamento delle apparecchiature
Separazione elettrica
