Di S. Hussain Ather • Aggiornato il 24 marzo 2022

I circuiti elettrici sono organizzati in serie o in parallelo. In un collegamento in serie ogni elemento si trova sullo stesso percorso, per cui attraverso ogni componente uno dopo l'altro scorre la stessa corrente. In una disposizione parallela, ogni componente ha il proprio ramo e la corrente può dividersi e ricombinarsi nelle giunzioni.

Schema del circuito parallelo

Un tipico diagramma parallelo mostra il terminale positivo di una sorgente di tensione (+) collegato a un nodo e il terminale negativo (–) a un altro. Dal nodo positivo, la corrente si divide in più rami, ciascuno dei quali termina nel nodo negativo. La legge sulla corrente di Kirchhoff garantisce che la corrente totale che entra in una giunzione è uguale alla corrente totale che la lascia, mentre la legge sulla tensione di Kirchhoff garantisce che la somma delle cadute di tensione attorno a qualsiasi circuito chiuso sia zero.

Caratteristiche del circuito parallelo

Nei circuiti paralleli, la tensione su ogni ramo è identica, uguale alla tensione della sorgente. La corrente, invece, si divide tra i rami in proporzione alla loro conduttanza (il reciproco della resistenza). Pertanto, il ramo con la resistenza più bassa assorbe più corrente, mentre il ramo con la resistenza più alta assorbe meno.

TL;DR

I circuiti paralleli mantengono la tensione costante su tutti i rami consentendo al contempo alla corrente di fluire attraverso più percorsi contemporaneamente. La legge di Ohm si applica a ciascun ramo e le reti serie-parallele possono essere analizzate combinando le regole della serie e del parallelo.

Esempi di circuiti paralleli

Per calcolare la resistenza totale dei resistori in parallelo, utilizzare la formula reciproca:

\(\displaystyle \frac{1}{R_{\text{total}}}=\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}+\frac{1}{R_3}+\dots+\frac{1}{R_n}\)

Ad esempio, con resistori da 5Ω, 6Ω e 10Ω:

1. \(\displaystyle \frac{1}{R_{\text{total}}}=\frac{1}{5}+\frac{1}{6}+\frac{1}{10}\)
2. \(\displaystyle \frac{1}{R_{\text{total}}}=\frac{6}{30}+\frac{5}{30}+\frac{3}{30}=\frac{14}{30}\)
3. \(\displaystyle R_{\text{total}}=\frac{30}{14}=\frac{15}{7}\circa 2,14\,\text{Ω}\)

Una volta nota la resistenza, applica la legge di Ohm \(V=IR\) per trovare le correnti in ciascun ramo, ricordando che la tensione ai capi di ciascun resistore è uguale alla tensione della sorgente.

Circuito parallelo o in serie

Differenze principali:

• Serie: Corrente costante, cadute di tensione su ciascun componente, la resistenza totale è la somma delle singole resistenze.
• Parallelo: Tensione costante, la corrente si divide tra i rami, la conduttanza totale è la somma delle conduttanze individuali.

In una rete in serie, un singolo circuito aperto interrompe l'intero flusso di corrente. Al contrario, una rete parallela mantiene operative le altre filiali anche se una apre.

Circuito serie-parallelo

I circuiti del mondo reale spesso combinano entrambe le configurazioni. Ad esempio, considera i resistori R1–R6 disposti in modo che R1 e R2 siano paralleli (formando R5) e R3 e R4 siano paralleli (formando R6). Queste due resistenze combinate vengono quindi collegate in serie:

1. \(\displaystyle \frac{1}{R_5}=\frac{1}{1}+\frac{1}{5}\) → \(R_5=\frac{5}{6}\,\text{Ω}\)
2. \(\displaystyle \frac{1}{R_6}=\frac{1}{7}+\frac{1}{2}\) → \(R_6=\frac{14}{9}\,\text{Ω}\)
3. \(R_{\text{total}}=R_5+R_6=\frac{5}{6}+\frac{14}{9}=\frac{43}{18}\,\text{Ω}\circa 2.38\,\text{Ω}\)

Con una sorgente da 20 V, la corrente totale è \(I_{\text{total}}=V/R_{\text{total}}\circa 8,37\,\text{A}\). La caduta di tensione su ciascun resistore combinato viene quindi calcolata utilizzando la legge di Ohm e le correnti dei singoli rami derivano dalle rispettive resistenze.

Questi principi consentono agli ingegneri di progettare sistemi di alimentazione affidabili ed efficienti che mantengono una tensione costante fornendo al contempo più percorsi per la corrente, un requisito fondamentale per le infrastrutture elettriche residenziali e industriali.