La corrente in un circuito elettrico scorre attraverso i conduttori dalla fonte di tensione al carico, cioè lampade, elettrodomestici. Nella maggior parte dei casi, il filo di rame è usato come conduttore. Un circuito può contenere diversi elementi con resistenze diverse. In un circuito di un dispositivo, i conduttori possono essere collegati in parallelo o in serie, e ci possono essere anche tipi misti.
Elemento circuito con una resistenza si chiama resistenza, la tensione di questo elemento è la differenza di potenziale tra le estremità della resistenza. Il collegamento elettrico di conduttori in parallelo e in serie è caratterizzato dallo stesso principio di funzionamento, secondo il quale la corrente passa da più a meno e il potenziale diminuisce di conseguenza. Negli schemi elettrici la resistenza di cablaggio è presa come 0 perché è trascurabile.
Il collegamento in parallelo implica che gli elementi del circuito sono collegati alla sorgente in parallelo e accesi simultaneamente. Un collegamento in serie significa che i conduttori di resistenza sono collegati in stretta successione tra loro.
Il calcolo utilizza il metodo di idealizzazione, che lo rende molto più facile da capire. Infatti, nei circuiti elettrici, il potenziale si riduce gradualmente man mano che si muove attraverso il cablaggio e gli elementi che sono collegati in parallelo o in serie.
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Collegamento di conduttori in serie
Un collegamento in serie significa che i conduttori sono collegati in un ordine specifico uno dopo l'altro. Hanno tutti lo stesso amperaggio. Questi elementi creano una tensione totale nella zona. Le cariche non si accumulano nei nodi del circuito elettrico, perché altrimenti si osserverebbe un cambiamento di tensione e corrente. A tensione costante la corrente è determinata dal valore della resistenza del circuito, quindi in un circuito in serie la resistenza cambia se cambia un carico.
Lo svantaggio di questo circuito è che se un elemento si guasta, anche gli altri perdono la loro capacità di funzionare perché il circuito è rotto. Un esempio potrebbe essere una ghirlanda che non funziona se una lampadina si guasta. Questa è una differenza fondamentale rispetto a una connessione parallela, in cui gli elementi possono funzionare individualmente.
Un circuito in serie presuppone che, poiché i conduttori sono collegati in un unico livello, la loro resistenza in qualsiasi punto della rete è uguale. La resistenza totale è uguale alla somma delle tensioni decrescenti dei singoli elementi della rete.
Con questo tipo di collegamento, l'inizio di un conduttore è collegato alla fine di un altro. La caratteristica fondamentale del collegamento è che tutti i conduttori sono sullo stesso filo senza diramazioni e una corrente elettrica scorre attraverso ciascuno di essi. Tuttavia, la tensione totale è uguale alla somma delle tensioni su ciascuna. È anche possibile considerare il collegamento da un altro punto di vista - tutti i conduttori sono sostituiti da una resistenza equivalente e la corrente su questa resistenza è uguale alla corrente totale che passa attraverso tutte le resistenze. La tensione totale equivalente è la somma dei valori di tensione attraverso ogni resistenza. Ecco come si manifesta la differenza di potenziale attraverso il resistore.
L'uso della connessione in serie è utile quando un certo dispositivo deve essere acceso e spento in modo specifico. Per esempio, un campanello elettrico può suonare solo quando c'è una connessione con una fonte di tensione e un pulsante. La prima regola afferma che se non c'è corrente su almeno un elemento del circuito, non ci sarà corrente sugli altri. Di conseguenza, se c'è corrente in un conduttore, c'è corrente anche negli altri. Un altro esempio sarebbe una torcia a batteria, che brilla solo se c'è una batteria, una lampadina funzionante e un pulsante premuto.
In alcuni casi, un circuito in serie non è pratico. In un appartamento dove il sistema d'illuminazione è composto da molte lampade, applique, lampadari, non si dovrebbe organizzare un circuito di questo tipo, poiché non c'è bisogno di accendere e spegnere le luci in tutte le stanze simultaneamente. È meglio usare un collegamento in parallelo in modo che le luci possano essere accese nelle singole stanze.
Collegamento in parallelo dei conduttori
In un circuito parallelo, i conduttori sono un insieme di di resistenzeuna delle cui estremità è assemblata in un nodo e l'altra finisce in un secondo nodo. Si suppone che la tensione nel tipo di collegamento in parallelo sia la stessa in tutte le sezioni del circuito. Le sezioni parallele di un circuito elettrico sono chiamate rami e corrono tra due nodi di connessione, portano la stessa tensione. Tale tensione è uguale al valore su ogni conduttore. La somma dei valori inversi alla resistenza dei rami è anche inversa alla resistenza della sezione individuale del circuito parallelo.
Con i collegamenti in parallelo e in serie, il sistema per calcolare le resistenze dei singoli conduttori è diverso. Con un circuito parallelo, la corrente scorre lungo i rami, il che aumenta la conduttività del circuito e riduce la resistenza totale. Se diverse resistenze con valori simili sono collegate in parallelo, la resistenza totale di un tale circuito sarà inferiore a una resistenza un numero di volte superiore al numero di resistenze nel circuito.
C'è una resistenza in ogni ramo, e la corrente elettrica è divisa e deviata in ogni resistenza quando raggiunge il punto di ramificazione, il suo valore finale è uguale alla somma delle correnti su tutte le resistenze. Tutte le resistenze sono sostituite da una sola resistenza equivalente. Applicando la legge di Ohm, il valore della resistenza diventa chiaro - in un circuito parallelo, si sommano i valori inversi delle resistenze.
In questo circuito, il valore della corrente è inversamente proporzionale al valore della resistenza. Le correnti nelle resistenze non sono correlate, quindi se una delle resistenze è spenta, le altre non saranno influenzate in alcun modo. Per questo motivo questo circuito è utilizzato in molti dispositivi.
Quando si considera l'applicazione del circuito parallelo in casa, vale la pena menzionare il sistema di illuminazione dell'appartamento. Tutte le lampade e i lampadari dovrebbero essere collegati in parallelo, in questo caso l'accensione e lo spegnimento di uno di loro non ha effetto sul funzionamento delle altre lampade. Così, aggiungendo un interruttore di ogni lampadina in un circuito derivato, è possibile accendere e spegnere la luce corrispondente secondo necessità. Tutte le altre lampade funzionano in modo indipendente.
Tutti gli elettrodomestici sono collegati in parallelo alla rete 220 V e poi collegati al quadro elettrico. In altre parole, tutti gli apparecchi sono collegati indipendentemente dal collegamento di altri apparecchi.
Leggi del collegamento in serie e in parallelo dei conduttori
Per una comprensione pratica dettagliata di entrambi i tipi di connessione, ecco le formule che spiegano le leggi di questi tipi di connessione. Il calcolo della potenza è diverso per il collegamento in parallelo e in serie.
In un collegamento in serie, c'è la stessa corrente in tutti i conduttori:
I = I1 = I2.
Secondo la legge di Ohm, questi tipi di collegamento dei conduttori si spiegano in modo diverso nei diversi casi. Così, nel caso di un circuito in serie, le tensioni sono uguali tra loro:
U1 = IR1, U2 = IR2.
Inoltre, la tensione totale è uguale alla somma delle tensioni dei singoli conduttori:
U = U1 + U2 = I(R1 + R2) = IR.
La resistenza totale di un circuito elettrico è calcolata come la somma delle resistenze attive di tutti i conduttori, indipendentemente dal loro numero.
Nel caso di un circuito parallelo, la tensione totale del circuito è uguale alle tensioni dei singoli elementi:
U1 = U2 = U.
E la forza cumulativa della corrente elettrica è calcolata come la somma delle correnti disponibili attraverso tutti i conduttori disposti in parallelo:
I = I1 + I2.
Per massimizzare l'efficienza delle reti elettriche, è necessario comprendere la natura di entrambi i tipi di connessione e applicarli in modo sensato, utilizzando le leggi e calcolando la razionalità dell'attuazione pratica.
Collegamento misto di conduttori
Un collegamento di resistenza in serie e in parallelo può essere combinato in un circuito elettrico, se necessario. Per esempio, è possibile collegare resistenze parallele in serie a un'altra resistenza o gruppo di resistenze, questo tipo è considerato come combinato o misto.
La resistenza totale viene poi calcolata prendendo la somma dei valori per il collegamento in parallelo nel sistema e i valori per il collegamento in serie. Bisogna calcolare prima le resistenze equivalenti delle resistenze del circuito in serie e poi gli elementi del circuito in parallelo. Il collegamento in serie è considerato prioritario, e i circuiti di questo tipo combinato sono spesso utilizzati in elettrodomestici e apparecchi.
Quindi, guardando i tipi di connessioni dei conduttori nei circuiti elettrici e basandosi sulle leggi del loro funzionamento, è possibile comprendere pienamente l'organizzazione dei circuiti della maggior parte degli elettrodomestici. Nei collegamenti in parallelo e in serie, il calcolo della resistenza e dell'amperaggio è diverso. Conoscendo i principi di calcolo e le formule, è possibile utilizzare con competenza ogni tipo di organizzazione del circuito per collegare gli elementi in modo ottimale e con la massima efficienza.
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