Transcript RESISTENZE IN SERIE E IN PARALLELO

RESISTORI IN SERIE E IN
PARALLELO
Cosa si intende per “resistenza”?
Il termine resistenza si riferisce alla capacità di un
materiale di impedire il passaggio di corrente elettrica.
Quindi si può facilmente schematizzare quanto segue:
• I conduttori hanno una scarsa resistenza;
• Gli isolanti, invece, presentano un’alta resistenza.
La sua unità di misura e l’Ohm (Ω ).
Resistenze a livello molecolare
La resistenza al passaggio di corrente si verifica a livello
molecolare delle sostanze.
Un conduttore metallico è costituito da molti elettroni liberi che
orbitano nelle posizioni assumibili più lontane dagli atomi.
Se viene applicata una ddp agli estremi del conduttore gli
elettroni liberi tenderanno ad andare dal polo negativo a quello
positivo del generatore.
Quando gli elettroni si muovono attraverso il conduttore urtano
agli atomi, ad altri elettroni o ad impurità del conduttore. Sono
queste collisioni che determinano la resistenza che un materiale
oppone al passaggio di corrente!
CONSIDERAZIONI
I resistori
Si chiama resistore un conduttore che segue la prima
legge di Ohm. Poiché ogni resistore è caratterizzato da un
determinato valore di resistenza, vengono spesso
chiamati impropriamente “resistenze”.
Circuito con resistori collegati in serie
Circuito con resistori collegati in parallelo
Resistori collegati in serie
• L’intensità di corrente I è la stessa
in ogni punto del circuito.
• La ddp ∆V del circuito è pari alla
somma delle differenze di
potenziale ai lati dei resistori
∆V1, ∆V2,…, ∆Vn.
• Per la 1ª legge di Hom:
V  V1  V2  ... Vn  I(R1  R2  ... Rn )
quindi la resistenza totale del circuito Rt è data dalla
somma delle resistenze dei singoli resistori.
Qualche esercizio sui resistori
collegati in serie
Qualche esercizio classico

Resistori collegati in parallelo
• Ciascun resistore è autonomo dagli altri;
• La corrente totale del circuito I
è data dalla somma delle correnti
che circolano nei rami del
circuito I1,I2,…,In;
• La ddp del circuito è la stessa di
quella ai poli del generatore ∆V.
• Per la 1ª legge di Ohm si ricava:
 1
1
1 
I  I1  I2  ... In   
 ... V
Rn 
R1 R2
quindi l’inverso della resistenza totale del circuito è uguale
alla somma degli inversi delle singole resistenze.
Qualche esercizio sui resistori
collegati in parallelo
Qualche esercizio classico
Qualche considerazione:
Ma quali considerazioni possiamo formulare dopo aver appreso
queste cose?
Cerchiamo allora qualche situazione reale in cui si utilizzano
circuiti con collegamenti di resistenze in serie ed in parallelo.
L’albero di Natale
Qualche esempio in casa
Un semplice esperimento
L’albero di Natale
• Quando una lucina dell’albero di Natale è
fulminata, tutta la serie di luci non si illumina:
perchè?
Le lampadine sono collegate tra loro e formano un
circuito; si comprende facilmente che il
collegamento è in serie, e se una lampadina risulta
fulminata il circuito resta aperto; questo spiega
perchè nessuna delle lampadine si accende.
• Perchè quando compriamo la lampadina da
sostituire ci viene richiesto il numero di lampadine
che compone la serie?
Il voltaggio di casa è pari a 220V; in più sappiamo
che essendo collegate in serie, la resistenza totale
RT è data dalla somma delle singole resistenze Ri.
Ma le lampadine hanno tutte la stessa resistenza,
quindi RT=nRi con n il numero di lampadine.
La potenza del circuito è data da P=(∆V)2/RT.
Sostituendo alla resistenza totale il prodotto nRi è
possibile ricavare la potenza della singola
lampadina!
Qualche esempio in casa
Vediamo ora qualche esempio di resistenze collegate in parallelo
proprio nelle nostre mura domestiche.
Scegliamo per esempio, come stanza, la cucina!
Qui troviamo diverse resistenze, come forno, frigorifero,
lampadina, lavastoviglie.
Nel caso in cui si fulmina la lampadina, gli elettrodomestici
continuano a funzionare in quanto alimentati da corrente elettrica.
Questo è dovuto ad un collegamento delle resistenze in parallelo,
che consente il passaggio di corrente a tutte le resistenze,
nonostante la presenza di quella fulminata.
Un semplice esperimento
E se volessimo costruire un piccolo circuito di prova?
Avremmo bisogno di un paio di batterie alcaline, dei fili di rame
plastificati, due portalampade con lampadine, un interruttore e del
nastro isolante.
Per prima cosa si isolano le batterie, che producono la ddp, con
del nastro isolante, e a queste si saldano i due fili che
raggiungeranno le resistenze, e dunque le lampadine!
I due fili si dipartono rispettivamente dal polo positivo e da
quello negativo della batteria. L’interruttore è collegato sia col
filo “positivo” che con quello “negativo”, e rimanendo aperto
interrompe il flusso di corrente nel circuito!
I portalampade vengono inseriti tra l’interruttore e la batteria e
vengono collegati al circuito; scegliamo di collegare le
lampadine in parallelo, collegando al portalampade sia il filo
“positivo” che quello “negativo”.
Al passaggio di corrente si vede che se anche una lampadina è
fulminata le altre funzionano ugualmente!
Inoltre si nota come dopo anche un breve periodo di tempo in
cui vi è stato passaggio di corrente la lampadina risulta
surriscaldata.
Questo è dovuto al principio di conservazione dell’energia, ed
in questo caso si vede come l’energia elettrica si trasformi in
energia termica, cioè calore!
E’ così del resto che funzionano le stufe comunemente
utilizzate in casa!