Di Lee Johnson, aggiornato il 24 marzo 2022

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Nozioni di base sui circuiti elettrici

L'elettricità richiede un circuito completo per fluire. Un circuito è un percorso conduttivo chiuso che consente agli elettroni di viaggiare da una fonte di alimentazione, come una batteria, a un dispositivo (resistore, lampadina, ecc.) e ritorno. Interrompendo il circuito con un interruttore si interrompe la corrente e si spegne il dispositivo.

Termini chiave:

• Differenza di tensione: L'energia potenziale elettrica per unità di carica tra due punti. Ad esempio, una batteria da 5 V fornisce una differenza di potenziale di 5 V tra i suoi terminali (1 V =1 J/C).
• Corrente: Il flusso di carica, misurato in ampere (A). Un ampere equivale a un coulomb di carica al secondo.
• Resistenza: Opposizione al flusso di corrente, misurata in ohm (Ω). Un conduttore con 1 Ω di resistenza su 1 V consentirà 1 A di corrente.

La legge di Ohm collega queste quantità:V =I × R .

Circuiti in serie e in parallelo

I componenti possono essere organizzati in due modi principali:

• Serie: Tutti i componenti si trovano lungo un unico percorso. La stessa corrente passa attraverso ciascun componente in sequenza.
• Parallelo: Il percorso si divide in più rami, ciascuno dei quali trasporta una parte della corrente totale. La tensione su ciascun ramo è la stessa.

In un circuito in serie, la resistenza totale è la somma delle singole resistenze:

R_totale =R₁ + R₂ + R₃ +...

Esempio:per resistori da 2Ω, 4Ω e 6Ω in serie, la resistenza totale è 12Ω.

In un circuito parallelo, il reciproco della resistenza totale è uguale alla somma dei reciproci di ciascuna resistenza:

1/R_totale =1/R₁ + 1/R₂ + 1/R₃ +...

Esempio:per gli stessi resistori in parallelo, il calcolo produce una resistenza totale di circa 1,09 Ω.

Risoluzione di circuiti misti serie-parallelo

I circuiti complessi spesso combinano sezioni in serie e in parallelo. Suddividi il circuito in parti gestibili, calcola la resistenza di ciascuna parte e poi combinale.

Illustrazione:tre rami paralleli, dove un ramo contiene tre resistori in serie (12Ω, 5Ω, 3Ω). Il ramo in serie ammonta a 20Ω. Con gli altri rami a 40Ω e 10Ω, la resistenza complessiva è di circa 5,7Ω.

Capacità in serie e parallelo

La capacità si comporta in modo opposto alla resistenza:

• Serie:1/C_totale =1/C₁ +1/C₂ + …, quindi inverti per trovare C_totale .
• Parallelo:C_totale =C₁ + C₂ +...

Lo stesso approccio (analizzare, semplificare, combinare) si applica a tutti i calcoli dei circuiti.

Concetti chiave

• Circuiti in serie:aggiungere resistenze; circuiti paralleli:aggiungere conduttanze (reciproci).
• Utilizza la legge di Ohm per le relazioni di tensione, corrente e resistenza.
• Scomporre reti complesse in serie più semplici e gruppi paralleli.
• I calcoli della capacità rispecchiano la resistenza ma con relazioni reciproche in serie.