Bipoli elettrici

Bipoli elettrici

Si hanno diversi tipi di bipoli in base a come sono comandati:

- Tipo di comando : bipoli comandati in tensione o comandanti in corrente

- Linearità : i bipoli sono lineari se la relazione tra tensione e corrente è espressa da

un operatore lineare

- Memoria :bipoli dinamici (con memoria) o istantanei (senza memoria) a seconda che

la relazione costitutiva (o relazione caratteristica) leghi tensione è coerente anche a

istanti di tempo diversi o meno

- Dipendenza dal tempo: il bipolo Tempo-invariante (t-i) se la loro equazione non

dipende dal tempo, oppure tempo Variante (t-v) se l’equazione dipende dal tempo

Bipoli parassiti, non vengono inseriti volutamente del circuito ma sono intrinseci del sistema

in cui si sta lavorando spesso dati dal modo in cui le cose funzionano (correnti parassite,

perdite resistive, correnti induttive…)

Il Resistore

Il resistore è la componente basilare di un circuito: esso come suggerisce il nome offre una

resistenza al flusso di elettroni catturando potenza dal circuito ed emettendola nell'ambiente

sotto forma di calore.

- La resistenza si misura in ohm

Un resistore è un utilizzatore la cui legge caratteristica è la legge di

ohm, ed è caratterizzato da una resistenza. Il resistore assorbe

potenza quindi per convenzione la corrente entra nel morsetto

positivo. il resistore può solo assorbire potenza.

Più alta è la tensione più alta è la resistenza minore sarà la

corrente.

A titolo di curiosità che potrebbe servire più avanti: il fatto che le

linee di trasporto dell’energia elettrica siano ad altissime tensioni e

bassissime correnti è dovuto al fatto che dalla legge di joule

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(Q = P · Δt = ΔV · i · Δt = R · i · Δt.) vediamo che la dispersione di

potenza sotto forma di calore è data dal quadrato della corrente.

Quindi per disperdere meno potenza possibile durante il trasporto

si preferisce avere tensioni altissime e correnti le più basse possibili. P.S. questo è anche il

motivo per cui gli uccelli non si friggono le zampette dal calore quando si appoggiano sopra i

cavi dell’alta tensione :).

Conduttanza

La conduttanza è l’espressione che indica la capacità di un materiale di farsi attraversare da

un flusso di elettroni, è l’inversa della resistività

- La conduttanza si misura in siemens [S]

- Ernst Werner von Siemen (1816-1892)

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La legge di ohm può essere scritta come G= oppure come

= = ·

conduttanza che viene misurata in Siemens (1 Siemen = 1 Ampere/Volt).

Possiamo immaginare la legge di ohm applicata in un piano corrente/tensione oppure su un

piano tensione/corrente

Resistività Un classico esempio di resistenza è un cilindro

metallico con una sezione A la cui resistività è

ρ

definita come dove

=

R è la resistenza offerta

è la resistività del materiale

ρ

l è la lunghezza

A è l’area

La resistività specifica in determinate condizioni di temperatura è determinata dalla seguente

formula

= × (1 +

)

0 0

- ρ0 [Ω∙m] – resistività alla temperatura di 0°C

- α0 [°C-1] – coefficiente di variazione della resistività con la temperatura

- T [°C] – temperatura di lavoro

Resistività di alcuni materiali

- Rame = 1.7 x 10^-8→ anima i cavi

- oro =2.3 x 10^-8 → interruttori

- Alluminio =2.7 x 10^-8 → anime dei cav

- silicio= 6,4 x 10^2 → circuiti integrali/celle

- polietilene =10 ^14 → materiale isolante cavi

Se un materiale è isolante avrà una resistività molto alta, sarà quindi necessario far passare

correnti molto alte affinché questi conducano.

Nelle tabelle che riportano la resistenza di un conduttore la temperatura di riferimento è 20

gradi, in questa tabella viene riportata la resistenza in base alla sezione e alla lunghezza che

viene considerata standard di un km. Non sono più conduttori ideali ma veri e propri bipoli

resistivi.

il codice espresso indiaca caratteristiche riportate in tabella di conduttore

Legge di joule-potenza

Esistono componenti come:

Resistori di potenza, trasformano la corrente elettrica in calore, tipici delle stufe

Resistori di precisione, influenzano il segnale in un circuito

Resistenze parassite, resistenze che fanno parte del circuito senza che sia volontà del

progettista, come per esempio le saldature del circuito.

I nostri resistori sono caratterizzati non sono dalla potenza ma anche dalla sua resistenza

La legge di ohm vale entro dei valori limite oltre la quale non valgono più il resistore perde la

sua linearità; tensione e corrente non sono più legate dalla legge di ohm, definiamo quindi

potenza minima e massima, con la legge di Joule.

Esempio Resistore

Esempio 2 resistori;

Calcolare la tensione ai capi dei due resistori V, ai capi dei singoli resistori V1 e V2 e la

potenza dissipata. Attenzione: due resistori in serie, ovvero attraversati dalla stessa

corrente, si sommano. la tensione E cosa fa

?

genera potenza

Cortocircuito e circuito aperto

Quando i capi di un bipolo sono connessi tra loro in modo diretto si identifica questa

situazione come cortocircuito. In questo caso otterremo che la corrente sarà infinita e la

differenza di potenziale 0 dato che la resistenza è nulla e per la relazione

=·

se V = 0 e R = 0 allora la corrente sarà infinita. mi si è rotto teams

!!! tranquillo è

esploso il pc al prof,

dimostrazione

pratica di corto

circuito

AHAHAHAHAH

(DIMOSTRAZIONE

PRATICA)

Nel caso in cui i capi di un bipolo siano scollegati tra loro avremo una situazione chiamata

circuito aperto o conduttanza nulla in cui per ovvi motivi la corrente è uguale a zero

data quindi la relazione

=

Se I = 0 allora significa che R è infinita e di conseguenza si genererà una differenza di

potenziale ai capi del bipolo.

Cortocircuito e circuito aperto sono circuiti duali

Amperometro

l’ amperometro è uno strumento che permette di misurare la corrente in un ramo nel circuito.

Per poter ottenere una misura accurata è necessario che questo non vari le dinamiche del

circuito e di conseguenza non dovrebbe generare alcuna caduta di potenziale ai suoi capi;

ciò significa che nel mondo dell’ideale un buon amperometro è un dispositivo che ha

resistenza pari a zero e che si comporta quindi come cortocircuito ai suoi capi. Vediamo

inoltre che l'amperometro va messo in serie al ramo di cui vogliamo prendere le misure.

Voltmetro

Il voltmetro è lo strumento che serve a misurare la tensione in un ramo o ai capi di un

circuito. Come per l’amperometro essendo uno strumento che misura la tensione non

dovrebbe essere attraversato da alcuna corrente e di conseguenza dovrebbe avere una

resistenza infinita nel mondo ideale.

Ovviamente nel mondo del reale entrambi gli strumenti producono un errore sulla corrente

misurata calcolabile tramite le formule esposte in figura e come possiamo vedere

giustificano i valori infiniti e infinitesimi della resistenza dello strumento.

Interruttori

Gli interruttori sono dispositivi elettronici che permettono di comandare il flusso della

corrente permettendone o meno il passaggio tramite due posizioni: aperto e chiuso

Vediamo qui la simbologia dell’interruttore e un esempio di interruttori

Il modello di cortocircuito e il modello di circuito aperto sono 2 modelli che si adattano bene

all'approssimazione del comportamento dell'interruttore nei 2 casi.

N.B. tra i contatt