I circuiti elettrici

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

Circuito aperto e circuito chiuso

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: 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 perché il circuito è aperto.

Indicazioni pratiche sull’uso delle lampadine nei circuiti

In qualsiasi circuito bisogna prestare attenzione ad usare la lampadina “giusta” in base al voltaggio del generatore. In ogni lampadina è indicato il valore in ampere della corrente che attraversa il filamento quando alla lampadina è applicata la tensione “giusta” stampata sullo zoccolo.

L’indicazione << 6 V- 0,3 A >> sta a indicare che in una lampadina passa una corrente di 0,3 A quando essa è collegata a una batteria di 6V; aumentando i volt passano più ampere (Prima legge di Ohm), la lampadina brilla di più, ma il filamento rischia di bruciare; diminuendo i volt passano meno ampere e 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 da 12 V o più, perché la tensione della batteria non avrà la forza sufficiente per accenderla regolarmente.

I COLLEGAMENTI NEI CIRCUITI

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.

lampadine

in serie in parallelo

pile

in serie 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

Una tensione minore ( 1,5 V ) fa accendere poco o niente le lampadine, mentre una tensione maggiore ( 9 V ) è eccessiva e può farle bruciare.

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 un 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 molto bassa ( 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.

IL CORTO CIRCUITO

Nel circuito (di fig .a) il filo A ha una resistenza elettrica bassissima, ed è collegato in parallelo al trattato di circuito B che ha una resistenza elettrica molto maggiore perché in esso è inserita una lampadina.
Quando si chiude l'interruttore 1, nel tratto A non passa corrente; nel tratto B la corrente circola e la lampadina si accende.
Se si chiude anche l'interruttore 2, la lampadina si spegne: perché? Perché la corrente passa tutta nel tratto A, dove non incontra resistenza, mentre non passa nel tratto B dove incontra resistenza.
Questo fenomeno si chiama corto circuito.

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 corto circuito 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 bruciano (rischio di incendio).