Resistori e condensatori
LA PRIMA LEGGE DI OHM
Per capire come varia l'intensità di corrente in un conduttore quando varia la differenza di potenziale tra le sue estremità, possiamo immaginare di avere a disposizione varie pile di tipo diverso.
E' importante che il conduttore, durante l'esperimento, sia a temperatura costante e che tutte le grandezze che ne modificano il comportamento elettrico rimangano stabili.
- Nel momento in cui andiamo a misurare la corrente elettrica con un amperometro, questo deve essere collegato in serie con il conduttore, in modo da essere attraversato dalla stessa corrente.
- Nel momento in cui andiamo a misurare la differenza di potenziale con un voltmetro, questo deve essere collegato in parallelo al conduttore, in modo che abbia tra i suoi capi la stessa differenza di potenziale.
Andando poi a riportare i dati ottenuti in un grafico corrente-tensione otteniamo la curva caratteristica del conduttore, la quale può avere molte forme:
Con questo esperimento, il fisico tedesco Georg Simon Ohm, arrivò ad affermare che:
- Vi sono una classe ampia di conduttori, detti conduttori ohmici, come i metalli e le soluzioni di acidi, basi e sali, per i quali la curva caratteristica è un retta passante per l'origine degli assi ΔV e i.
Quindi:
La prima legge di Ohm afferma che:
- L'intensità di corrente dei conduttori ohmici è direttamente proporzionale alla differenza di potenziale applicata ai loro capi.
La costante R è detta resistenza elettrica, la cui unità di misura si chiama ohm () e si misura in volt fratto ampere:
RESISTORI
- E' detto resistore un componente dei circuiti elettrici che segue la prima legge di Ohm.
Negli schemi elettrici, il resistore è rappresentato con il simbolo circuitale:
LA SECONDA LEGGE DI OHM
Successivamente alla prima, Ohm scoprì una seconda legge sperimentale che mette in relazione la resistenza con le caratteristiche geometriche del filo.
Infatti, la seconda legge di Ohm afferma che:
- La resistenza R di un filo conduttore è direttamente proporzionale alla sua lunghezza l e inversamente proporzionale alla sua area trasversale A.
RESISTORI IN SERIE E IN PARALLELO
Premettendo:
- In una rete di resistori, consideriamo resistenza equivalente quella di un singolo resistore che, sottoposto alla stessa differenza di potenziale a cui è soggetta l'intera rete, assorbe dal generatore la stessa corrente.
Come già visto precedentemente per i conduttori, anche i resistori possono essere collegati in serie o in parallelo.
- RESISTORI IN SERIE
- Due o più resistori sono collegati in serie se sono percorsi dalla stessa corrente.
Per capire meglio:
In figura abbiamo un circuito costituito da una pila e da due resistori di resistenze R1 ed R2.
Possiamo notare che la corrente che percorre R1 percorre inevitabilmente anche R2, in quanto tra di due non vi sono altre componenti: per questo motivo si dice che sono collegati in serie.
Possiamo dire quindi che:
- La resistenza equivalente, o resistenza totale, di un numero di resistori posti in serie è uguale alla somma delle resistenze dei singoli resistori.
- RESISTORI IN PARALLELO
- Due e più resistori sono collegati in parallelo se ai loro capi è applicata la stessa differenza di potenziale.
Per capire meglio:
Il circuito in figura è costituito da una pila e da due resistori di resistenze R1 ed R2.
Come possiamo notare, diversamente ai resistori collegati in serie, i rispettivi morsetti dei due resistori sono collegati l'uno con l'altro, in modo che la differenza di potenziale sia la stessa: per questo motivo si dice che sono collegati in parallelo.
Se vogliamo quindi trovare la resistenza totale di più resistori posti in parallelo sappiamo che:
- L'inverso della loro resistenza equivalente o totale, è uguale alla somma degli inversi delle resistenze dei singoli resistori.
Diciamo allora che:
- Risolvere un circuito significa determinare le correnti attraverso tutti gli elementi del circuito e, di conseguenza, anche le differenza di potenziale ai capi di ognuno di essi.
CONDENSATORI IN SERIE E IN PARALLELO
Nella rappresentazione schematica, un condensatore è indicato con il simbolo circuitale:
Premettendo:
- Si chiama capacità equivalente di una rete di condensatori quella di un singolo condensatore che, sottoposto alla stessa differenza di potenziale a cui è soggetta l'intera rete, assorbe la stessa carica elettrica.
In modo analogo a quanto visto per i resistori, anche i condensatori possono essere collegati in serie o in parallelo.
- CONDENSATORI IN SERIE
- Due o più condensatori collegati in serie portano sulle armature la stessa carica.
Se vogliamo quindi trovare la capacità equivalente di più condensatori collegati in serie, sappiamo che:
- L'inverso della capacità equivalente è uguale alla somma degli inversi delle capacità dei singoli condensatori.
- CONDENSATORI IN PARALLELO
- Due o più condensatori sono collegati in parallelo se sono connessi in modo da avere ai loro estremi la stessa differenza di potenziale.
Se vogliamo quindi trovare la capacità equivalente di più condensatori collegati in parallelo, sappiamo che:
- La capacità equivalente di più condensatori collegati in parallelo è uguale alla somma delle capacità dei singoli condensatori.
LE LEGGI DI KIRCHHOFF
Come possiamo notare il circuito in figura ha due generatori e tre resistori, che non sono nè in serie nè in parallelo.
Il circuito però ha due nodi, tre rami e tre maglie:
- un nodo è un punto in cui convergono tre o più conduttori.
- ciascuno dei conduttori che congiungono due nodi costituisce un ramo.
- due o più rami che hanno estremi comuni, cioè che connettono i due stessi nodi formando un tratto chiuso del circuito, costituiscono una maglia.