Concetti Chiave
- Le luci di Natale sono collegate in un circuito in serie, rendendo il sistema vulnerabile se una lampadina si brucia.
- In un circuito in serie, la corrente passa consecutivamente attraverso ogni lampadina, e l'interruzione in una parte interrompe l'intero circuito.
- La resistenza totale di un circuito in serie è la somma delle resistenze di tutte le lampadine, influenzata dalla legge di Ohm.
- Il fenomeno del partitore di tensione in un circuito in serie regola la distribuzione della corrente lungo il circuito.
- Aggiungere un resistore in serie può aiutare a regolare la corrente e proteggere le lampadine da una tensione eccessiva.
Ah, Natale. Il dolce profumo di pino, il delizioso sapore dei dolci appena usciti dal forno ed una successione di lampadine che fino all'anno scorso funzionavano perfettamente, ed ora.... !
Adesso ci vorranno almeno tre ore per scoprire quale bulbo si è bruciato nella sfilza di centinaia di lampadine per poter riparare il circuito.
Questa eccitante tradizione dipende anche da un circuito progettato in serie.
Sì le lampadine dell'albero di Natale fanno parte di un circuito.
dove tutte le linee spezzate indicano i resistori, le linee dritte rappresentano i cavetti del conduttore e le due lineette parallele indicano una sorgente di energia elettrica. Come si può vedere da questo disegno, la corrente ha solo la possibiltà di passare da una lampadina all'altra: questo si chiama circuito in serie. Se una delle lampadine si brucia, la corrente non può completare il ciclo, ed il circuito è interrotto. Perciò nessuna delle lampadine funziona.
Una bella caratteristica dei resistori in serie è che la resistenza totale del circuito è data dalla somma di ogni singola resistenza:
La legge di Ohm nel caso di un circuito in serie diventa:
Esempio
Quando una corrente fluisce attraverso un resistore, ha una caduta di tensione proporzionale a
In una serie di resistori, la corrente continuerà a cadere fino a quando non raggiungerà l'ultimo, e a quel punto raggiungerà uno stato stazionario. Cioè da quel punto in poi la corrente rimarrà stazionaria. Questo fenomeno ci permette di progettare un partitore di tensione, che è un esempio importante di resistori in serie.
Supponiamo di avere una lampadina che, quando è accesa, ha una resistenza di
ed è progettata per funzionare con una corrente di
Ma tutto quello che hai a disposizione è una batteria con
Riordinando la legge di Ohm ci si accorge che la corrente prodotta da questa batteria è troppo grande:
Perciò, bisogna aggiungere un altro resistore in serie con la lampadina.
Molte cose possono essere considerate resistori.
Ma che valore deve avere questo secondo resistore? Sappiamo che:
Da cui si ottiene:
Domande da interrogazione
- Qual è il problema comune con le luci di Natale descritto nel testo?
- Come funziona un circuito in serie secondo il testo?
- Cosa succede alla resistenza totale in un circuito in serie?
- Come si può risolvere il problema di una corrente troppo grande per una lampadina?
Il problema comune è che se una lampadina si brucia in un circuito in serie, l'intero circuito si interrompe e nessuna delle lampadine funziona.
In un circuito in serie, la corrente passa da una lampadina all'altra, e se una si brucia, la corrente non può completare il ciclo, interrompendo il circuito.
La resistenza totale in un circuito in serie è la somma di ogni singola resistenza.
Si può risolvere aggiungendo un altro resistore in serie con la lampadina per ridurre la corrente a un livello sicuro.
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