Tensione elettrica da misurare

L'unità di misura della tensione elettrica è Volt (V). Che cos'è questa unità? Come viene misurata esattamente? Una breve spiegazione tecnica.

Il volt è l'unità di misura della tensione elettrica in un circuito. Il nome risale al fisico italiano Alessandro Volta (1745 - 1827), divenuto famoso soprattutto per il suo lavoro sull'elettricità e per l'invenzione della cosiddetta batteria Voltaic, precursore della moderna batteria alcalina.

Il concetto di tensione elettrica non è facile da spiegare, quindi spesso si utilizza un'analogia dal campo dell'energia idroelettrica. La tensione elettrica viene quindi confrontata con la pressione in una colonna d'acqua. L'intensità di corrente è paragonabile al flusso d'acqua con il rubinetto aperto e l'uscita corrisponde al prodotto della pressione e della portata.

Maggiore è la tensione elettrica in un circuito chiuso, maggiore è la portata degli elettroni. Tuttavia, un'alta tensione non significa necessariamente che la potenza è alta. Per generare una potenza elettrica (Watt), la tensione (Volt) deve essere moltiplicata per l'amperaggio (Ampère).

Esempi di tensioni elettriche

La rete di trasmissione elettrica, la cosiddetta rete ad alta tensione, consente di trasmettere l'elettricità con una tensione di 380 kilovolt (kV) o 220 kV vicino al consumatore. Nella rete di distribuzione locale, l'elettricità viene fornita alle famiglie a bassa tensione, di solito 230V. Nelle stazioni di trasformazione avviene la conversione da una tensione di rete all'altra.

La tensione di un flash può raggiungere circa cento megavolt (100 MV), cioè un milione di volt. La batteria di un'automobile genera solitamente una tensione di 12 V e una batteria alcalina standard AA o AAA non ricaricabile genera una tensione di 1,5 V.

Una misurazione accurata della tensione....
L'Istituto federale di metrologia (METAS), con sede a Wabern vicino a Berna, assicura che i valori di tensione, potenza e frequenza necessari per il buon funzionamento della rete elettrica svizzera siano misurati con precisione. In questo contesto, l'Istituto è particolarmente impegnato nella taratura di strumenti di misura che possono essere utilizzati, ad esempio, per testare i contatori elettrici domestici e le stazioni di trasformazione della rete.

Per svolgere questo compito, METAS ha bisogno di un valore di riferimento per la tensione elettrica, uno standard quantico elettrico. Secondo Alessandro Mortara, responsabile di laboratorio in corrente continua e bassa frequenza, si tratta di una questione di tracciabilità: "Si deve essere in grado di garantire una catena di taratura ininterrotta e documentata tra il risultato della misurazione e uno standard di riferimento".

...grazie all'effetto Josephson
Nel Sistema Internazionale delle Unità (SI), "un volt è la differenza di potenziale elettrico tra due punti di un conduttore filamentoso, omogeneo e uniformemente temperato in cui la potenza di 1 watt è convertita tra i punti con una corrente elettrica temporalmente invariata di 1 ampere tra i punti". Tuttavia, questa definizione non è ideale per effettuare una taratura perché l'incertezza di misura tra la forza elettrostatica e la forza meccanica era troppo grande negli esperimenti comparativi. "Da circa trent'anni l'effetto Josephson viene utilizzato per la realizzazione tecnica della volt", spiega Alessandro Mortara.

Questo articolo di Matthieu Buchs (BFE) era già apparso sulla rivista energeia.