CIRCUITI IN
CORRENTE CONTINUA
ELEMENTI DI ELETTROTECNICA ED ELETTRONICA - S. CASUCCIO
1
LA CORRENTE ELETTRICA
NEI METALLI GLI ELETTRONI SONO DEBOLMENTE LEGATI
AL NUCLEO, PERTANTO BASTA UNA DIFFERENZA DI
POTENZIALE A FARLI SPOSTARE SEGUENDO UNA
DIREZIONE PRECISA, DANDO COSI’ LUOGO AD UNA
CORRENTE ELETTRICA
Il potenziale è una concentrazione di elettroni. Basta che tra due
punti di un circuito ci siano due concentrazioni diverse (come
quelle determinate da una pila) perché vi sia una d.d.p.
2
La corrente circola sempre dal potenziale maggiore verso quello minore
LA CORRENTE ELETTRICA I
La quantità di elettroni presenti in un corpo si misura a “pacchetti”.
Un “pacchetto” di 6,25*1018 elettroni prende il nome di 1 Coulomb (C).
I Coulomb rappresentano la quantità di carica che possiede un corpo.
La Corrente elettrica (I) è il movimento ordinato in un conduttore (provocato
da una certa forza che si vedrà tra poco) di questi pacchetti di elettroni.
La corrente elettrica si misura in Ampére. 1 Ampére (A) equivale a un pacchetto di 1
Coulomb (C) che passa attraverso un filo conduttore in 1 secondo (sec).
1A = 1C/1sec
(1)
Se in un secondo passano attraverso un conduttore 12,5*1018 elettroni, allora si dice che
c’è una corrente di 2A.
3
IL GENERATORE DI CORRENTE
Cos’è che determina il “movimento ordinato” di elettroni attraverso un filo
conduttore? Ossia, come viene generata la corrente?
Attraverso un generatore elettrico. Esso dovrà fornire agli elettroni l’energia necessaria
a muoversi
Con un tester si può osservare che tra i morsetti della pila vi è una
tensione (d.d.p.). Questo vuol dire che, attraverso un
processo interno alla pila sui morsetti si hanno due
concentrazioni diverse di cariche.
Se si collegano i due morsetti per mezzo di un filo conduttore
(rame) vi sarà passaggio di corrente.
L’unità di misura di questa d.d.p. è il Volt.
1 Volt è la d.d.p. necessaria a fornire a quel “pacchetto” unitario di elettroni, 1 Coulomb,
l’energia di 1 Joule.
1Volt = 1Joule/1 Coulomb
(2)
4
LA RESISTENZA ELETTRICA
La resistenza elettrica (di un filo, di una stessa resistenza) è una misura dell’”attrito”
che incontrano gli elettroni nell’attraversare quel filo o quella resistenza.
In altri termini, gli elettroni, muovendosi, urtano continuamente gli atomi che
incontrano. In questo modo perdono una parte della loro energia sotto forma di
calore. (Se il calore è eccessivo, la resistenza si brucia). Questo vuol dire che per
continuare a far muovere gli elettroni bisogna continuare a fornire loro altra energia
Maggiore è l’energia che viene fornita agli elettroni (quindi maggiore
è il numero di Volt della batteria), maggiore è la velocità con cui
essi si muovono, quindi maggiore è la corrente elettrica I.
Infatti in questo modo è maggiore il n° di “pacchetti” di elettroni che attraversano una data
sezione di un filo in un secondo
In definitiva, se cresce V, cresce anche I. Questa proporzionalità diretta viene espressa dalla
formula:
V=R*I
R rappresenta la costante di proporzionalità tra V e I
(3)
5
Si ricava
R = V/I
(4)
che si chiama Resistenza elettrica. La sua unità di misura viene detta Ohm (W)
1Ohm = 1Volt/1Ampére
(5)
LA POTENZA ELETTRICA
Dove va a finire l’energia che il generatore fornisce al circuito?
Se un generatore fornisce tensione, cioè energia a una resistenza, quest’ultima la
assorbe trasformandola in calore.
Questo processo di trasformazione dell’energia porta alla definizione di Potenza
elettrica che è definita, appunto, come l’energia trasformata nell’unità di tempo
e si misura in Watt.
1Watt equivale all’energia di 1 joule prodotta in 1 secondo
1Watt = 1Joule/1secondo
(6)
6
GRANDEZZE ELETTRICHE
• RESISTENZA
SIMBOLO: R UNITA’ di MISURA: W (Ohm)
• CORRENTE
SIMBOLO: I UNITA’ di MISURA: A (Ampére)
• TENSIONE
SIMBOLO: V UNITA’ di MISURA: V (Volt)
• POTENZA
SIMBOLO: P UNITA’ di MISURA: W (Watt)
7
I GENERATORI DI TENSIONE
I generatori elettrici in generale, sono dispositivi che provocano un passaggio di corrente
attraverso un conduttore (o un circuito).
“Generatore” è un termine improprio perché in realtà l’energia che essi forniscono non
può essere “creata”.
Infatti si ha una trasformazione di energia da chimica a elettrica (nelle pile e negli
accumulatori), di energia meccanica a elettrica (nelle dinamo), di energia luminosa in
elettrica (nelle fotocellule).
Compito di tutti è comunque quello di costringere le cariche presenti al loro interno a
distribuirsi concentrandosi, le positive, ad un estremo e le negative all’altro estremo,
stabilendo così una d.d.p. tra i loro morsetti.
Alcuni simboli circuitali
Ideali
Reali
8
LA RESISTENZA ELETTRICA
• RAPPRESENTAZIONE
CIRCUITALE
• TIPI DI RESISTENZE (NORMALI A POTENZE DIVERSE, TRIMMER)
9
VALORI COMMERCIALI DELLE RESISTENZE
•
•
•
•
•
•
10
12
15
18
22
27
•
•
•
•
•
•
33
39
47
56
68
82
10
CODICE DEI COLORI DELLE RESISTENZE (Serie E12)
11
LA LEGGE DI OHM
V=R*I
La corrente elettrica attraversa una
resistenza dal punto a potenziale
maggiore a quello minore.
R=?
I=?
12
LA POTENZA ELETTRICA
• P=V*I
E siccome V = R * I
• P = R * I2
• P = V2/R
La massima potenza dissipabile da una resistenza è data dalla sua potenza nominale
La massima corrente ammessa in una resistenza si ottiene dalla sua potenza nominale
Una resistenza da 10 W e 2 Watt può sopportare una corrente massima pari a:
I  2 / 10  0,2  0,45 A
13
Primi schemi elettrici
Un circuito elettrico è un insieme di elementi collegati tra loro affinchè possa scorrervi una corrente
MASSA
TERRA
14
Resistenze in serie e in parallelo
•
Due o più resistenze sono in
serie se sono attraversate dalla
stessa corrente.
• La resistenza complessiva vale
Rtotale = R1 + R2+….
•
•
Due o più resistenze sono in
parallelo se ai loro capi c’è la
stessa tensione.
La resistenza complessiva (se
sono due) vale
Rtotale  R1 // R2 
R1  R2
R1  R2
15
ESERCIZI
•
•
In un circuito elettronico, tre resistenze, collegate in serie con un generatore
che fornisce 12 V, assorbono una corrente di 6 mA. Una resistenza vale 1
KW e la caduta di tensione di un’ altra è 3,6 Volt. Determinare il valore delle
resistenze incognite.
Il carico di un amplificatore è una resistenza di 10 KW in parallelo con un’altra di 100
KW. Calcolare la resistenza equivalente (totale) del parallelo. Determinare quindi la
tensione di alimentazione e la potenza assorbita dalle resistenze supponendo che la
corrente che circola nel parallelo sia 1.1 mA.
•
Ricavare il valore della tensione Vcc
rispetto a massa. Si conoscono:
R1 = R2 = 1 KW
E1 = 3 V
E2 = 2 V
I = 1mA
16
Come ottenere una tensione a partire da
un’altra.
(Partitore di tensione)
Si impone una corrente I, per
esempio
I = 10 mA
VA = I * R2 = 5 V
R2 = 5/10mA = 500 W
R1 = (15-5)/10mA = 1 KW
FINE
17