CALCOLIAMO CON IL CONTATORE

Non sempre è semplice per un docente cercare di far capire concetti come quello dell’energia, ma partendo da strumenti che i ragazzi vedono quotidianamente, è possibile tentare un approccio più stimolante all’argomento.

Gli obiettivi

1.      Capire il concetto di Energia

2.      Conoscere il vecchio contatore, come strumento per la sua misura dell’energia

3.      Saper riconoscere i diversi parametri in gioco.

4.      Utilizzo dei tester, dell’amperometro a tenaglia, del contatore elettronico

Durante le lezioni di Educazione Tecnica, alcune ore le abbiamo dedicate ad un esperimento utilizzando come strumento il vecchio contatore Enel ormai in disuso nelle nostre abitazioni.

E’ di tipo elettromeccanico ed ha al suo interno due bobine diverse: una per la tensione, una a spire di sezione molto più grande, per la corrente; entrambe contribuiscono a far ruotare un disco di alluminio, collegato con i numeratori meccanici. Più la corrente assorbita sarà elevata a causa del carico collegato, più la velocità del disco sarà maggiore. In questa maniera abbiamo la possibilità di considerare anche il fattore tempo.

Anche le variazioni di tensione contribuiranno alla rotazione del disco.

 Il contatore misura l’energia che paghiamo all’ENEL.

 Funziona quindi, in base alla tensione (U), alla corrente assorbita (I) ed il tempo (t).

Infatti il contatore usa i seguenti parametri: tensione (U), corrente (I), tempo (t), quindi E = P x t  dove P = U x I

Tutti i contatori elettromeccanici, hanno una costante numerica specifica, Cn (è il numero giri necessario per consumare 1 kwh), e che varia in base alla potenza di contratto installata (P).

In laboratorio ne abbiamo due.

Abbiamo fatto diverse prove, collegando al contatore alcuni apparecchi elettrici diversi, in base alla potenza assorbita: un trapano a vuoto e sotto sforzo, la resistenza di una lavastoviglie ed una stufetta elettrica. Qui riportiamo la prova con quest’ultima.

Nella prova effettuata nel laboratorio di Ed. Tecnica, il contatore ha una linea di ingresso ed una di uscita. Sulla linea di uscita abbiamo attaccato una stufetta elettrica. In parallelo alla linea elettrica, abbiamo attaccato un tester in posizione voltmetro, per misurare la tensione, mentre su un filo solo in serie, abbiamo inserito un tester in posizione amperometrica.

Ho fatto anche osservare il funzionamento di un amperometro a tenaglia, che usa l’effetto induttivo del campo magnetico prodotto dalla corrente alternata, quindi non funziona con la corrente continua, quella delle pile.

Una volta accesa la stufetta, alcuni ragazzi hanno  contato il numero giri del disco, mentre  altri cronometravano il tempo; l’energia è ricavata dividendo il numero dei giri, per la costante numerica, rappresentata dall’energia consumata in quei numeri di giri contati ed ha come unità di misura i kwh.

Il tempo impiegato per compiere i giri contati, ovviamente viene trasformato in ore (h).

 A questo punto, possiamo calcolare la potenza della stufetta installata utilizzando la formula dell’energia; P=E/t (infatti la potenza è data dall’energia, fratto il tempo impiegato) ottenendo così la misura in kw.

Moltiplicando la tensione per la corrente lette dagli strumenti digitali, otteniamo:

 P = U x I = 220 x 9,22 = 2028 w

Tale risultato  appare vicino ai valori calcolati con il contatore. La differenza è dovuta agli arrotondamenti  del cronometro ed anche dalla imprecisione stessa degli strumenti. Comunque con una prova lunga nel tempo, è possibile diminuire tali errori.

NUOVO STRUMENTO

Nelle nostre case, l’ENEL sta installando un nuovo contatore elettronico, che permette la contabilizzazione dell’energia a costi differenziati in base alle fasce orarie, con la lettura a distanza, la possibilità di variazione contrattuale, della potenza impiegata dei consumi.

Anche la nostra scuola ne ha acquistato uno simile, che ci mostra tutti i parametri elettrici in uso e, impostando il costo al kwh, l’eventuale pagamento.

Basta inserirlo nella presa e collegarci l’utilizzatore di cui vogliamo conoscere i dati. Esso inoltre ci da la lettura di tutti i parametri elettrici in gioco ( potenza, tensione, corrente, energia, costo), con la possibilità di memorizzare valori minimi, massimi e istantanei.

Ragazzi impegnati nell’esperienza in laboratorio

Fermignano 19.12.2009

Giuseppe Dini

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