Contenuto

• Al passo
• Parte 1 di 4: comprensione della terminologia di base
• Parte 2 di 4: determina la corrente totale di un circuito in serie
• Parte 3 di 4: calcolo della corrente totale nei circuiti paralleli
• Parte 4 di 4: risoluzione di un esempio con circuiti paralleli
• Suggerimenti
• Termini

Il modo più semplice per immaginare una connessione in serie è come una catena di componenti. I componenti vengono aggiunti in sequenza e allineati. C'è solo un percorso attraverso il quale gli elettroni e gli atterraggi possono fluire. Una volta che hai un'idea di base di ciò che comporta una connessione in serie, puoi imparare come calcolare la corrente totale.

Al passo

Parte 1 di 4: comprensione della terminologia di base

1. Familiarizza con cos'è il flusso. La corrente è il movimento di portatori caricati elettricamente come gli elettroni, la corrente della carica per unità di tempo. Ma cos'è la carica e cos'è un elettrone? Un elettrone è una particella caricata negativamente. Una carica è una proprietà della materia utilizzata per indicare se qualcosa è caricato positivamente o negativamente. Come i magneti, cariche uguali si respingono e cariche dissimili si attraggono.
   • Possiamo illustrarlo con l'acqua. L'acqua è costituita dalla molecola H2O, che rappresenta un legame di 2 atomi di idrogeno e 1 atomo di ossigeno. Sappiamo che l'atomo di ossigeno e due atomi di idrogeno insieme formano una molecola di acqua (H2O).
   • L'acqua che scorre è composta da milioni e milioni di questa molecola. Possiamo confrontare la quantità d'acqua che scorre con la corrente elettrica; la molecola con un elettrone; e la carica con gli atomi.
2. Comprendi a cosa si riferisce la tensione. La tensione è la "forza" che guida la corrente. Per illustrare al meglio la tensione, utilizziamo la batteria come esempio. All'interno di una batteria c'è una serie di reazioni chimiche che provocano l'accumulo di elettroni nel polo positivo della batteria.
   • Ora se colleghiamo il punto di connessione positivo di un mezzo (ad esempio un filo) al terminale negativo della batteria, allora gli elettroni inizieranno a muoversi per allontanarsi l'uno dall'altro, perché, come abbiamo detto prima, cariche uguali si respingono.
   • Inoltre, a causa della legge di conservazione della carica (che afferma che la carica netta di un sistema isolato deve rimanere la stessa), gli elettroni cercheranno di bilanciare le cariche passando dalla concentrazione più alta di elettroni a quella più bassa. O rispettivamente dal polo positivo al polo negativo.
   • Questo movimento crea una potenziale differenza in ciascuna delle estremità, che ora possiamo chiamare tensione.
3. Impara cos'è la resistenza. La resistenza, d'altra parte, è la resistenza di alcuni elementi contro il flusso della carica.
   • I resistori sono elementi con una resistenza significativa. Sono collocati in determinati punti all'interno di un circuito o circuito per regolare il flusso della carica o degli elettroni.
   • Se non ci sono resistori, gli elettroni non saranno regolati e l'apparecchiatura può essere sovraccaricata e danneggiata o prendere fuoco per surriscaldamento.

Parte 2 di 4: determina la corrente totale di un circuito in serie

1. Determina la resistenza totale del circuito. Immagina una cannuccia che ti fa bere. Strizzalo con più dita. Cosa noti? Il flusso dell'acqua diminuirà. La spremitura forma una resistenza. Le tue dita bloccano l'acqua (che rappresenta il flusso). Poiché la spremitura avviene in linea retta, avviene in serie. Da questo esempio segue la resistenza totale dei resistori in serie:
   • R (totale) = R1 + R2 + R3
2. Determina la tensione totale del resistore. Di solito la tensione totale verrà già fornita, ma in quei casi in cui vengono fornite tensioni individuali, possiamo usare la seguente equazione:
   • V (totale) = V1 + V2 + V3
   • Ma perché è così? Usando ancora l'analogia con la cannuccia, cosa ti aspetti che accada quando schiacci la cannuccia? Quindi ci vuole più sforzo per far passare l'acqua attraverso la paglia. Lo sforzo totale che devi fare è prodotto dalla forza individuale richiesta per i singoli colpi.
   • La "forza" che prende si chiama tensione, perché guida il flusso dell'acqua. Pertanto, è naturale che la tensione totale derivi dall'aggiunta delle singole tensioni su ciascun resistore.
3. Calcola la corrente totale nel sistema. Usando ancora l'analogia con la cannuccia: è cambiato qualcosa nella quantità di acqua anche se hai schiacciato la cannuccia? No. Sebbene la velocità con cui hai ingerito l'acqua sia cambiata, la quantità di acqua che potresti bere è rimasta la stessa. E se guardi più da vicino la quantità di acqua in entrata e in uscita, i pizzichi sono gli stessi, perché la velocità dell'acqua è costante, quindi possiamo dire che:
   • I1 = I2 = I3 = I (totale)
4. Ricorda la legge di Ohm. Ma non ci sei ancora! Ricorda, non abbiamo nessuno di questi dati, ma possiamo usare la legge di Ohm, il rapporto tra tensione, corrente e resistenza:
   • V = IR
5. Prova a elaborare un esempio. Tre resistori, R1 = 10Ω, R2 = 2Ω e R3 = 9Ω sono collegati in serie. Sul circuito è presente una tensione di 2,5 V. Calcola la corrente totale nel circuito. Per prima cosa, calcoliamo la resistenza totale:
   • R (totale) = 10 Ω R2 + 2 Ω R3 + 9 Ω
   • Così R (totale) = 21 Ω
6. Usa la legge di Ohm per calcolare la corrente totale:
   • V (totale) = I (totale) x R (totale)
   • I (totale) = V (totale) / R (totale)
   • I (totale) = 2,5 V / 21 Ω
   • I (totale) = 0,1190 A.

Parte 3 di 4: calcolo della corrente totale nei circuiti paralleli

1. Comprendi cos'è un circuito parallelo. Come suggerisce il nome, un circuito parallelo è costituito da componenti disposti in modo parallelo. Questo utilizza più cablaggi, creando percorsi per condurre la corrente.
2. Calcola la tensione totale. Poiché abbiamo già trattato i diversi termini nella sezione precedente, ora possiamo procedere direttamente ai calcoli. Ad esempio, prendi un tubo con due rami, ciascuno di un diametro diverso. Affinché l'acqua scorra in entrambi i tubi, è necessario utilizzare forze disuguali in ciascuno dei tubi? No. Hai solo bisogno di energia sufficiente per far scorrere l'acqua. Quindi, usando l'analogia che l'acqua è la corrente e la forza è la tensione, possiamo dire che:
   • V (totale) = V1 + V2 + V3
3. Calcola la resistenza totale. Supponiamo di voler regolare l'acqua che scorre attraverso entrambi i tubi. Come si bloccano i tubi? Basta posizionare un blocco in ogni ramo o posizionare più blocchi in modo consecutivo, per poter controllare il flusso dell'acqua? Dovrai fare quest'ultimo. La stessa analogia si applica ai resistori. I resistori collegati in serie regolano la corrente molto meglio di quelli disposti in parallelo. L'equazione per la resistenza totale in un circuito parallelo è:
   • 1 / R (totale) = (1 / R1) + (1 / R2) + (1 / R3)
4. Calcola il flusso totale. Tornando al nostro esempio, l'acqua che scorre dalla sorgente alla biforcazione viene divisa. Lo stesso vale per l'energia elettrica. Poiché ci sono diversi percorsi attraverso i quali la carica può fluire, si può dire che è stata suddivisa. I percorsi non ricevono necessariamente la stessa quantità di carica. Dipende dalle resistenze e dai materiali dei componenti in ogni ramo. Pertanto, l'equazione della corrente totale è semplicemente la somma di tutta la corrente in tutti i percorsi:
   • I (totale) = I1 + I2 + I3
   • Ovviamente non possiamo ancora usarlo, perché non conosciamo ancora le singole correnti. In questo caso può essere utilizzata anche la legge di Ohm.

Parte 4 di 4: risoluzione di un esempio con circuiti paralleli

1. Prova un esempio. 4 resistenze sono divise in due rami o percorsi collegati in parallelo. Nel ramo 1 troviamo R1 = 1 Ω e R2 = 2 Ω, e nel ramo due troviamo R3 = 0,5 Ω e R4 = 1,5 Ω. Le resistenze in ogni pad sono collegate in serie. La tensione applicata sul ramo 1 è 3 V. Determina la corrente totale.
2. Per prima cosa determina la resistenza totale. Poiché i resistori in ciascun ramo sono collegati in serie, determineremo prima la resistenza totale su ciascun ramo.
   • R (totale 1 e 2) = R1 + R2
   • R (totale 1 e 2) = 1 Ω + 2 Ω
   • R (totale 1 e 2) = 3 Ω
   • R (totale 3 e 4) = R3 + R4
   • R (totale 3 e 4) = 0,5 Ω + 1,5 Ω
   • R (totale 3 e 4) = 2 Ω
3. Inseriscilo nell'equazione per la connessione parallela. Ora, poiché i rami sono collegati in parallelo, useremo l'equazione per una connessione parallela
   • (1 / R (totale)) = (1 / R (totale 1 e 2)) + (1 / R (totale 3 e 4))
   • (1 / R (totale)) = (1/3 Ω) + (1/2 Ω)
   • (1 / R (totale)) = ⅚
   • R (totale) = 1,2 Ω
4. Determina la tensione totale. Ora calcola la tensione totale. Poiché la tensione totale è uguale a ogni singola tensione:
   • V (totale) = V1 = 3 V.
5. Usa la legge di Ohm per determinare la corrente totale. Ora possiamo calcolare la corrente totale usando la legge di Ohm.
   • V (totale) = I (totale) x R (totale)
   • I (totale) = V (totale) / R (totale)
   • I (totale) = 3 V / 1,2 Ω
   • I (totale) = 2,5 A.

Suggerimenti

• La resistenza totale di un circuito in parallelo è sempre inferiore a QUALSIASI singola resistenza.

Termini

• Circuito: costituito da componenti (come resistori, condensatori e bobine) collegati da fili, attraverso i quali può fluire la corrente.
• Resistori: componenti che possono ridurre o resistere alla corrente
• Corrente: il flusso di carica attraverso i fili; unità Ampere (A)
• Tensione - lavoro per unità di carico; unità di tensione (V)
• Resistenza: misura della resistenza di un componente alla corrente elettrica; unità Ohm (Ω)