02. Circuiti elettrici

Un circuito elettrico è un percorso chiuso in cui circola una corrente elettrica indotta dalla differenza di potenziale esistente tra gli estremi del circuito stesso. Le parti principali di un circuito elettrico elementare sono:

• • un generatore di corrente (es. pila);

  • un utilizzatore (es. lampadina);

  • un filo conduttore che unisce i due poli a differente potenziale;

  • un interruttore che serve ad aprire e chiudere il circuito interrompendo il passaggio della corrente.

L’interruttore è una lamina metallica mobile che ha la funzione di mettere in contatto i due capi del filo conduttore. Quando l’interruttore è abbassato mette in contatto i capi del filo e la corrente può circolare; in questo caso si dice che il circuito è chiuso. Se l’interruttore è sollevato e quindi non collega le due estremità libere del filo conduttore la corrente non circola ed il circuito si dice che è aperto.

In qualsiasi circuito bisogna prestare attenzione ad inserire un utilizzatore (ad es. una lampadina) in base al voltaggio del generatore.

In corrispondenza di ogni utilizzatore (ad es. sullo zoccolo della lampadina) è indicato il valore in volt della tensione da applicare e la corrente espressa in ampere che l'attraversa quando è applicata la corretta tensione.

L’indicazione sullo zoccolo di una lampadina 6 V 0,3 A sta a indicare che nella lampadina passa una corrente di 0,3 A quando essa è collegata a una batteria di 6V; aumentando i volt circola più corrente e quindi aumentano gli ampere (Prima legge di Ohm), la lampadina brilla di più, ma il filamento rischia di bruciare; diminuendo i volt circola meno corrente e gli ampere diminuiscono, la lampadina si illumina di meno o non si accende affatto essa, però, non corre alcun pericolo.

Con una batteria da 4,5 V andrà benissimo una lampadina di 4,5 V o leggermente superiore; non andrà bene una lampadina di 2,5 V (si brucerà prestissimo) e non sarà adeguata neanche una lampadina da 12 V o più, perché la tensione della batteria non sarà sufficiente per accenderla regolarmente.

Serie e parallelo

Spesso capita di dover inserire nello stesso circuito elettrico più utilizzatori (es. lampadine) o più generatori (es. pile).

Sia gli utilizzatori che i generatori possono essere collegati in due modi diversi: in serie o in parallelo.

Collegamento di utilizzatori in serie

Più utilizzatori sono collegati in serie quando sono montati uno dopo l’altro in modo che la stessa corrente li attraversi in successione. In tal modo il funzionamento di ognuno di essi dipende da quello che lo precede: ad esempio, in una fila di lampadine collegate in serie se una di esse è fulminata tutte le altre rimangono spente (un classico esempio di utilizzatori in serie è dato dal collegamento delle lampadine nell’albero di Natale).

La tensione giusta per accendere le lampadine in serie è uguale alla somma delle tensioni di accensione delle singole lampadine: per tre lampadine da 1,5 volt collegate in serie va bene una batteria da 4,5 volt.

In questo tipo di collegamento le lampadine possono essere di tensioni diverse, ma devono assorbire tutte la stessa corrente.

Collegamento di utilizzatori in parallelo

Più utilizzatori (es. lampadine) sono collegati in parallelo se hanno gli estremi in comune cioè l’entrata e l’uscita della corrente.

In questo caso, gli utilizzatori sono collegati al generatore in modo da non dipendere l’uno dall’altro e, perciò, il mancato funzionamento di uno di essi non pregiudica quello degli altri: se una lampadina si fulmina, le altre continuano a funzionare.

In questo tipo di collegamento le varie lampadine devono avere tutte una tensione di accensione uguale a quella della batteria di alimentazione. Ogni lampadina, però, può assorbire una corrente diversa: la batteria fornirà una corrente totale uguale alla somma delle correnti assorbite dalle singole lampadine.

Collegamento di generatori in serie

Più pile sono collegate in serie quando il polo positivo di una pila è collegato al polo negativo dell’altra e cosi di seguito, in modo da formare la cosiddetta "batteria di pile".

La tensione di una batteria di pile è data dalla somma delle singole tensioni: collegando in serie N pile uguali, ciascuna delle quali fornisce la tensione V, si ottiene una batteria la cui tensione totale è uguale a N*V

L’intensità di corrente, in questo tipo di collegamento, è uguale a quella che potrebbe fornire una singola pila.

Questo tipo di collegamento viene usato quando si vuole una tensione maggiore di un singola pila che, in genere, è piuttosto bassa (ad es. 1.5 V).

Collegamento di generatori in parallelo

Questo tipo di collegamento si ottiene unendo fra loro, rispettivamente, tutti i poli negativi e tutti i poli positivi delle singole pile.

Il collegamento è praticamente possibile solo con pile uguali. La tensione ai capi della batteria di pile è uguale a quella di una singola pila, mentre la corrente che essa può fornire aumenta.

Se le pile sono in numero di n, la corrente disponibile è n volte maggiore, sicché è possibile alimentare un utilizzatore che richieda una tale corrente; se, invece, l'utilizzatore richiede una corrente uguale a quella fornita da una singola pila, si avrà una durata delle pile n volte maggiore.

Cortocircuito

Un cortocircuito è un collegamento fra due punti di un circuito che ha resistenza trascurabile, ciò impone una tensione nulla (o trascurabile) ai suoi capi e non impone vincoli sulla corrente che passa attraverso di esso, che può assumere valori molto elevati.

Se il circuito resta "in corto" per diverso tempo, il generatore si surriscalda; se si tratta di una pila, essa può esplodere versando al suo esterno pericolosi acidi.

Un cortocircuito indesiderato si verifica quando, per cause accidentali, due punti di un circuito tra i quali esiste una certa tensione, vengono a trovarsi collegati da un tratto di conduttore con resistenza molto bassa.

Quando due fili scoperti si toccano, la corrente elettrica passa attraverso la zona di contatto tra i fili, che ha una resistenza bassissima. La corrente diviene perciò elevatissima e i fili possono bruciare (rischio di incendio).

Sito: 7ecnologie

Sezione: 17. Robotica e domotica

Capitolo: 01. Elementi di Elettronica

Paragrafo: 02. Circuiti elettrici

Indice dei capitoli: 00. Risorse - 01. Elementi di Elettronica - 02. Arduino - 98. Esercizi

Indice dei paragrafi: 01. Componentistica e glossario - 02. Circuiti elettrici - 03. La legge di Ohm - 04. Datasheet