_Steven
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Concetti Chiave

  • Due resistori connessi in parallelo hanno una resistenza risultante pari a un terzo di R1.
  • La resistenza equivalente in parallelo è determinata dalla formula 1/Req = 1/R1 + 1/R2.
  • La formula si riscrive come Req = (R1R2)/(R1 + R2), con Req dato come 1/3R1.
  • Semplificando, si ottiene che R2 è pari a metà di R1, ovvero R2 = 1/2 R1.
  • Il rapporto tra R1 e R2 è quindi 2:1, con R2 uguale a 1/2 di R1.

In questo esercizio vedremo come risolvere un problema di fisica in cui, noto il posizionamento di due resistenze e il valore della resistenza equivalente, è possibile risalire al rapporto tra le due resistenze.
A tal proposito, ricordiamo che due resistori in serie hanno la stessa intensità di corrente, mentre due resistori in parallelo hanno la stessa differenza di potenziale. Vediamo il testo dell'esercizio.

Indice

  1. Testo dell'esercizio
  2. Svolgimento dell'esercizio

Testo dell'esercizio

Due resistori di resistenza
[math]R_1 > R_2[/math]
sono connessi in parallelo.
Sappiamo che la resistenza risultante è pari a
[math]\frac{1}{3}[/math]
di
[math]R_1[/math]
.
Si determini il rapporto tra
[math]R_1[/math]
e
[math]R_2[/math]
.

Svolgimento dell'esercizio

I resistori sono in parallelo: pertanto sappiamo che la resistenza equivalente è legata alle altre due da questa relazione:
[math]\frac{1}{R_{eq}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2}[/math]
ovvero, sommando le due frazioni al membro di destra:
[math]\frac{1}{R_{eq}} = \frac{R_1 + R_2}{R_1 R_2}[/math]
Passiamo ora ai reciproci:
[math]R_{eq} = \frac{R_1 R_2}{R_1 + R_2}[/math]
ma nel nostro caso la resistenza equivalente
[math]R_{eq}[/math]
vale
[math]\frac{1}{3} R_1[/math]
per ipotesi, perciò possiamo scrivere:
[math]\frac{1}{3} R_1 = \frac{R_1 R_2}{R_1 + R_2}[/math]
Possiamo semplificare
[math]R_1[/math]
:
[math]\frac{1}{3} = \frac{R_2}{R_1 + R_2}[/math]
da cui otteniamo, moltiplicando ambo i membri per
[math] R_1 + R_2 [/math]
:
[math]\frac{1}{3} R_1 + \frac{1}{3} R_2 = R_2[/math]
Spostando infine
[math] \frac{1}{3} R_2 [/math]
a destra si ottiene:
[math]\frac{1}{3} R_1 = \frac{3}{2}R_2[/math]
Perciò dividendo per
[math]R_1[/math]
ottengo
[math]\frac{R_2}{R_1} = \frac{1}{2}[/math]
perciò il rapporto cercato è
[math]2[/math]
, il reciproco di
[math] \frac{1}{2} [/math]
, perché era richiesto il rapporto tra
[math]R_1 [/math]
e
[math]R_2[/math]
.
Vediamo ora un altro modo per svolgere l'esercizio
Oppure più sinteticamente: detto
[math]k = \frac{R_2}{R_1}[/math]
il rapporto tra i due resistori, e applicando la formula per ricavare la resistenza equivalente:
[math]\frac{1}{3} R_1 = \frac{R_1 \cdot R_2}{R_1 + R_2}[/math]
si ha, poiché
[math]R_2 = k R_1[/math]
,
[math]\frac{R_1 \cdot k R_1}{R_1 + k R_1} = \frac{R_1}{3}[/math]
[math]3 k R_1^2 = (1 + k) R_1^2[/math]
[math]3 k = 1 + k[/math]
Quest'equazione risolta porta a determinare
[math] k = \frac{1}{2} [/math]
, il cui reciproco è 2, il rapporto cercato.

Domande da interrogazione

  1. Qual è il problema principale affrontato nell'esercizio di fisica?
  2. L'esercizio si concentra sul determinare il rapporto tra due resistenze, [math]R_1[/math] e [math]R_2[/math], quando sono connesse in parallelo e la resistenza equivalente è nota.

  3. Qual è la relazione tra la resistenza equivalente e le resistenze [math]R_1[/math] e [math]R_2[/math] nel caso di connessione in parallelo?
  4. La resistenza equivalente [math]R_{eq}[/math] è data dalla formula [math]\frac{1}{R_{eq}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2}[/math], che può essere riscritta come [math]R_{eq} = \frac{R_1 R_2}{R_1 + R_2}[/math].

  5. Qual è il rapporto finale tra [math]R_1[/math] e [math]R_2[/math] determinato nell'esercizio?
  6. Il rapporto tra [math]R_1[/math] e [math]R_2[/math] è 2, poiché il reciproco del rapporto [math]\frac{R_2}{R_1} = \frac{1}{2}[/math] è 2.

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