Sommario
Fisica per bambini
Resistori in serie e in parallelo
Quando si utilizzano resistenze nei circuiti elettronici, queste possono essere utilizzate in diverse configurazioni. È possibile calcolare la resistenza del circuito, o di una porzione del circuito, determinando quali resistenze sono in serie e quali in parallelo. Di seguito descriveremo come fare. Si noti che la resistenza totale di un circuito è spesso chiamata resistenza equivalente.Resistori in serie
Quando i resistori sono collegati in un circuito da un capo all'altro (come nella figura qui sotto) si dice che sono in "serie". Per trovare la resistenza totale dei resistori in serie basta sommare il valore di ciascun resistore. Nell'esempio qui sotto la resistenza totale sarebbe R1 + R2.
Ecco un altro esempio di resistenze in serie. Il valore totale della resistenza attraverso la tensione V è R1 + R2 + R3 + R4 + R5.
Esempio di problema:
Utilizzando lo schema del circuito sottostante, risolvere il valore della resistenza mancante R.
Risposta:
Per prima cosa calcoleremo la resistenza equivalente dell'intero circuito. Dalla legge di Ohm sappiamo che Resistenza = Tensione/corrente, quindi
Resistenza = 50 volt/2 ampere
Resistenza = 25
Possiamo anche calcolare la resistenza sommando le resistenze in serie:
Resistenza = 5 + 3 + 4 + 7 + R
Resistenza = 19 + R
Ora inseriamo 25 per la resistenza e otteniamo
25 = 19 + R
Guarda anche: Scienza della Terra per bambini: i mineraliR = 6 ohm
Resistori in parallelo
Le resistenze in parallelo sono resistenze collegate l'una all'altra in un circuito elettrico. Si veda la figura qui sotto. In questa figura R1, R2 e R3 sono tutte collegate in parallelo tra loro.
Quando abbiamo calcolato la resistenza in serie, abbiamo totalizzato la resistenza di ciascun resistore per ottenere il valore. Questo ha senso perché la corrente di una tensione che attraversa i resistori viaggerà in modo uniforme attraverso ciascun resistore. Quando i resistori sono in parallelo questo non è il caso. Una parte della corrente viaggerà attraverso R1, una parte attraverso R2 e una parte attraverso R3. Ciascun resistore fornisce un percorso aggiuntivo perla corrente da percorrere.
Per calcolare la resistenza totale "R" attraverso la tensione V si utilizza la seguente formula:
Si può notare che il reciproco della resistenza totale è la somma dei reciproci di ciascuna resistenza in parallelo.
Esempio di problema:
Qual è la resistenza totale "R" attraverso la tensione V nel circuito sottostante?
Risposta:
Poiché queste resistenze sono in parallelo, sappiamo dall'equazione precedente che
1/R = ¼ + 1/5 + 1/20
1/R = 5/20 + 4/20 + 1/20
1/R = 10/20 = ½
R = 2 Ohm
Si noti che la resistenza totale è inferiore a qualsiasi resistenza in parallelo. Questo sarà sempre il caso. La resistenza equivalente sarà sempre inferiore alla resistenza più piccola in parallelo.
Serie e parallelo
Cosa si fa quando si ha un circuito con resistenze sia in parallelo che in serie?
L'idea per risolvere questo tipo di circuiti è quella di suddividere le parti più piccole del circuito in sezioni in serie e in parallelo. Per prima cosa, risolvete le sezioni che hanno solo resistenze in serie, quindi sostituitele con la resistenza equivalente. Quindi risolvete le sezioni in parallelo, quindi sostituitele con resistenze equivalenti. Continuate con questi passaggi fino a raggiungere la soluzione.
Esempio di problema:
Risolvete la resistenza equivalente attraverso la tensione V nel circuito elettrico sottostante:
Per prima cosa totalizzeremo le due resistenze in serie a destra (1 + 5 = 6) e a sinistra (3 + 7 = 10). Ora abbiamo ridotto il circuito.
Guarda anche: Storia: il cubismo per i bambini
A destra vediamo che la resistenza totale 6 e la resistenza 12 sono ora in parallelo. Possiamo risolvere il problema di queste resistenze in parallelo per ottenere la resistenza equivalente di 4.
1/R = 1/6 + 1/12
1/R = 2/12 + 1/12
1/R = 3/12 = ¼
R = 4
Lo schema del nuovo circuito è mostrato di seguito.
Da questo circuito si risolvono le resistenze serie 4 e 11 per ottenere 4 + 11 = 15. Ora abbiamo due resistenze in parallelo, 15 e 10.
1/R = 1/15 + 1/10
1/R = 2/30 + 3/30
1/R = 5/30 = 1/6
R = 6
La resistenza equivalente attraverso V è di 6 ohm.
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