Fisica medica - Circuiti elettrici

A

Un tale generatore di tensione non ha resistenza interna che ostacola

all’altro.

il movimento delle cariche da un polo

La d.d.p. ai terminali di un generatore ideale di tensione è pari alla

f.e.m. del generatore. Circuiti elettrici 5

Generatore reale di tensione (o di f.e.m.)

 Un gen. reale ha al suo interno una R dovuta alla resistenza elettrica dei

i

conduttori elettrici del generatore (o soluzione elettrolitica di un

accumulatore).

Quindi, un gen. reale si rappresenta nei circuiti come una f.e.m.

(E)

ideale con in serie una resistenza interna R .

i

Quando un gen. di tensione reale non eroga corrente

ad un circuito esterno, la d.d.p. tra i suoi terminali è

E.

pari alla f.e.m.

Quando un gen. di tensione reale fa circolare corrente

in un circuito esterno, la d.d.p. ai suoi terminali è

E

inferiore alla f.e.m. , a causa della perdita di energia

potenziale (caduta di potenziale) sulla resistenza

interna R .

i Circuiti elettrici 6

Utilizzatore Generatore di

Resistenza tensione ideale

interna Generatore di tensione reale

Circuiti elettrici 7

Collegamento di generatori in continua

 Due o più generatori di f.e.m. si possono collegare in serie o in

parallelo a seconda delle esigenze funzionali.

Collegamento in serie di f.e.m. Quando due o più

generatori di f.e.m.

sono collegati in serie

la d.d.p. totale è la

somma algebrica delle

loro rispettive f.e.m.

 Se tra i terminali A e B si collega un utilizzatore, di resistenza R, nel

 c’è una

circuito circola una corrente i ed essendo le R ai capi di R

0

,

i



V .

d.d.p. minore della a circuito aperto

AB Circuiti elettrici 8

 Il collegamento in serie si usa per aumentare la d.d.p.

 I generatori in serie sono attraversati dalla stessa corrente i.

Esempi: 

V 3V

ca 

V 8V

ca

Circuiti elettrici 9

Collegamento in parallelo di f.e.m.

 Due o più gen. di f.e.m. si possono collegare in parallelo, se

hanno tutti la stessa f.e.m.

 Questo collegamento si fa collegando insieme tutti i terminali

dello stesso segno. Circuiti elettrici 10

 Nel collegamento in parallelo la corrente i totale fornita tra i

terminali A e B è la somma delle correnti fornite da ciascun

generatore.

 Se i gen. sono delle pile elettriche, il collegamento in parallelo

l’autonomia

serve ad aumentare delle pile.

 Infatti, ciascuno degli n generatori collegati in parallelo eroga

solo una corrente i/n, aumentando quindi il tempo di autonomia

delle pile di n volte. Circuiti elettrici 11

Corrente in un circuito elettrico

 Si consideri un gen. reale di f.e.m. collegato ad un utilizzatore, la

cui resistenza elettrica sia R.

Si vuole determinare la corrente i che

circola considerando i valori del pot. elettr.

lungo tutto il circuito, partendo da A e

ritornando in A, in senso orario.

l’energia

Similitudine con potenziale

B A associata alla forza peso.

Potenziale di

riferimento

Generatore di tensione reale Circuiti elettrici 12

Circuiti elettrici 13

 Sia V = 0 il pot. elettr. di riferimento di A polo (–) del gen.

A

(pot. minore). Attraversando il gen. di f.e.m., il pot. elettrico

E.

aumenta al valore

 La corrente i scorre anche nel generatore ed attraversa la R , su

i E.

 

c’è

cui una d.d.p. (caduta di pot.) che si sottrae alla

V iR

i  

E

c’è V iR .

Quindi, tra i terminali del generatore una d.d.p. AB i

 c’è

Poi la i attraversa anche la R esterna sulla quale una caduta di

 

potenziale V iR

.

 All’uscita di R, le cariche elettriche rientrano nel polo (–) del

generatore, le quali ritornano ad avere il potenziale V = 0.

A

 Quindi, in termini di potenziale elettrico lungo il circuito:

     

E

V iR iR V 0

A i A

 

E iR iR

i

Circuiti elettrici 14



E

 Quindi, la f.e.m. si ripartisce tra la R e la R

i

 quando un gen. di f.e.m. eroga una corrente i, a causa della R , ai

i

  

E E

c’è

suoi terminali una d.d.p. V iR

AB i

E

essendo la d.d.p. a circuito aperto (cioè quando i = 0).

 La corrente i che circola nel circuito è:

E



i 

R R

i

  

E E

 In pratica, se R R i R e quindi iR

.

i E.

In tal caso la d.d.p. è V =

AB

 Un generatore di tensione reale approssima tanto meglio un gen.

ideale quanto più R R .

i Circuiti elettrici 15

Resistenze elettriche collegate in serie

 Due o più resistenze elettriche sono collegate in serie quando

sono attraversate dalla stessa corrente:

 Consideriamo N resistenze collegate in serie alle quali è

E

applicata una f.e.m. che fa circolare la corrente i.

Circuiti elettrici 16