I circuiti elettrici

Che cosa sono i circuiti elettrici: Si chiama circuito elettrico un insieme di conduttori collegati in modo continuo e collegati a un generatore: Se la catena dei conduttori non è interrotta, il circuito si dice chiuso e in esso fluisce una corrente elettrica. Se è interrotta, il circuito si dice aperto e in esso non c’è corrente.

Apparecchiature e strumenti di misura utilizzati per gli esperimenti: I cavetti, l’alimentatore stabilizzato, L’amperometro, Il voltometro, Il resistore.

Funzionamento dell’alimentatore stabilizzato: La maggior parte dei circuiti elettrici hanno necessita di un’alimentazione in corrente continua, con valori di tensione compresi tra pochi volt e decine di volt, con correnti comprese tra pochi milliampere fino ad alcune decine di ampere. Gli alimentatori più usati sono gli alimentatori stabilizzati. L’alimentatore stabilizzato è un circuito a retroazione negativa; la tensione di uscita, infatti, viene confrontata con la tensione di riferimento stabile, e tramite un elemento di controllo si procede alla correzione della tensione di uscita. Le principali caratteristiche di un alimentatore stabilizzato sono: - regolazione, o stabilizzazione, della tensione o della corrente - regolazione, o stabilizzazione della tensione o della corrente rispetto alle variazioni della tensione di rete - resistenza, o impedenza di uscita, che è il valore della resistenza, o dell’impedenza, dovuto all’alimentatore stabilizzato interpretato come un generatore di tensione o di corrente; In poche parole, l’alimentatore stabilizzato è in grado di fornire la corrente continua come quella fornita da pile.

Funzionamento dell’amperometro: L'amperometro è uno strumento per la misura dell'intensità della corrente elettrica che percorre una sezione di un conduttore. Il suo nome deriva dall'unità di misura della corrente, l'ampere, il cui simbolo è A, che a sua volta ha questo nome in onore del fisico e matematico francese André-Marie Ampère. Gli amperometri per svolgere la sua funzione hanno bisogno che la corrente li attraversi. Per farlo devono essere collegati in serie al carico del quale si vuole misurare l'assorbimento. nei circuiti in corrente continua (d. C.) l'amperometro va collegato in modo tale che la corrente entri dal morsetto positivo ed esca da quello negativo nei circuiti in corrente alternata il posizionamento dei morsetti è indifferente. Per non influenzare in modo rilevante il valore dell'intensità di corrente rilavata, gli amperometri sono costruiti in modo da avere una resistenza con valore bassissimo. Tale resistenza può essere variabile entro una certa tolleranza dovuta al processo di realizzazione

Funzionamento del voltmetro: Il voltmetro è uno strumento per la misura della differenza di potenziale elettrico tra due punti di un medesimo circuito o tra gli estremi di un circuito Unità di misura del voltmetro viene espressa in volt con simbolo V. L'unità di misura possiede questo nome in onore del fisico italiano Alessandro Volta. Come per altri strumenti, i parametri fondamentali di un voltmetro sono tre: la classe di precisione; la portata; la risoluzione; Un altro parametro non meno importante è la tensione di isolamento. Di un voltmetro occorre conoscere anche il tipo di tensione misurata: tensione continua o tensione alternata.

Funzionamento del resistore: Il resistore è un tipo di componente elettrico destinato a fornire una specifica resistenza elettrica al passaggio della corrente elettrica. La funzione del resistore è quella di limitare la corrente elettrica per polarizzare altri dispositivi elettronici collegati in serie. Il principale parametro di un resistore è rappresentato dal valore della resistenza elettrica che il componente introduce quando viene inserito in un circuito. La resistenza viene espressa in Ω (OHM) e va calcolata con la legge di Ohm espressa dalla relazione: V=RxI Con: - V = Tensione applicata ai capi del resistore espressa in Volt (V) - I = Corrente che percorre il resistore espressa in Ampere (A) I resistori possono essere di due tipi: -Il resistore in serie -Il resistore in parallelo

I tipi di resistori: Il resistore in serie: R è detta resistenza equivalente delle due resistenze in serie perché, dal punto di vista della pila, non cambia niente se nel circuito ci sono le due resistenze originali o la sola resistenza R. In generale si dimostra che la resistenza di un conduttore, formato da più resistori posti in serie, è uguale alla somma delle resistenze dei singoli resistori: 𝑅= 𝑅 1 + 𝑅 2 +… Ogni resistore aggiunto in serie aumenta la resistenza totale del circuito, perché si aggiunge un nuovo ostacolo al fluire della corrente. Il resistore in parallelo: R è detta resistenza equivalente delle due resistenze in parallelo. In generale si dimostra che se si hanno dei resistori collegati in parallelo, l’inverso della loro resistenza equivalente R è uguale alla somma degli inversi delle resistenze dei singoli resistori: 1 𝑅 = 1 𝑅 1 + 1 𝑅 2 +… Ogni resistore aggiunto in parallelo diminuisce la resistenza totale del circuito, perché è come offrire una possibilità in più al fluire della corrente elettrica.

Il primo esperimento (La prima legge di Ohm)

Verificare sperimentalmente la prima legge di Ohm Scopo: Verificare sperimentalmente la prima legge di Ohm Le formule utilizzate: Georg Ohm 𝑅= 𝑉 𝐼 𝑉 𝑚 2 = 𝑥 1 + 𝑥 2 + 𝑥 3… . 𝑁 𝑥 𝐸 𝑎 = 𝑀𝑎𝑥−𝑀𝑖𝑛 2 𝐸 % = 𝐸 𝑎 𝑉 𝑚 *100 Prima legge di Ohm:  In un conduttore metallico l'intensità di corrente (a temperatura T costante) è direttamente proporzionale alla tensione applicata ai suoi capi e inversamente proporzionale alla resistenza del conduttore.

Lo schema del circuito di corrente elettrica: + G = + A 𝑅 𝐼 𝐼 𝑅 V +

Procedimento: Costruire il circuito con i strumenti che abbiamo nella disposizione. Misurare i tutti valori: I(A) e V(V) Calcolare la resistenza che si esprime in Ohm: 𝑅= 𝑉 𝐼 Calcolare l’errore relativo percentuale: 𝐸 % = 𝐸 𝑎 𝑉 𝑚 *100 Scrivere le conclusioni.

Raccolta ed elaborazione dei dati sperimentali: 𝑽(𝑽) 𝑰(𝑨) 𝑹(𝑶𝒉𝒎) 1 1,8 0,04 45 2 2,8 0,06 46,6 3 3,8 0,08 47,5 𝟒 4,8 0,1 48

Calcoli: 𝐸 % = 𝐸 𝑎 𝑉 𝑚 ∗100= 1,5 46,7 *100= 0,03*100=3% 𝑀= 𝑥 1 + 𝑥 2 + 𝑥 3… . 𝑁 𝑥 = = 45+46,6+47,5+48 4 = 187,1 4 =46,7 𝑂ℎ𝑚 𝐸 𝑎 = 𝑀𝑎𝑥−𝑀𝑖𝑛 2 = 48−45 2 = 3 2 = 1,5 𝑂ℎ𝑚 𝐸 % = 𝐸 𝑎 𝑉 𝑚 ∗100= 1,5 46,7 *100= 0,03*100=3%

Conclusioni: Come possiamo notare vedendo i risultati ottenuti in laboratorio, la legge di Ohm è stata verificata sperimentalmente. I valori che abbiamo ottenuto sono costanti. Possiamo concludere l’esperimento con l’affermazione che la corrente che passa lungo il circuito è direttamente proporzionale alla differenza di potenziale e inversamente proporzionale alla resistenza.

Il secondo esperimento (La resistenza equilibrante)

Verificare la resistenza equilibrante Scopo: Verificare la resistenza equilibrante Le formule utilizzate: 𝑀= 𝑥 1 + 𝑥 2 + 𝑥 3… . 𝑁 𝑥 𝐸 𝑎 = 𝑀𝑎𝑥−𝑀𝑖𝑛 2 𝑅= 𝑅 1 + 𝑅 2 + … 1 𝑅 = 1 𝑅 1 + 1 𝑅 2 +… 𝐸 % = 𝐸 𝑎 𝑉 𝑚 *100

Lo schema del circuito con la resistenza in serie 𝑅 1 𝑅 2 Lo schema del circuito con la resistenza in parallelo 𝑅 1 𝑅 2

Procedimento: Costruire due circuiti con i strumenti che abbiamo nella disposizione. Misurare i tutti valori: I(A) e V(V) Calcolare la resistenza che si esprime in Ohm: 𝑅= 𝑉 𝐼 Guardando la tabella dei codici dei colori della resistenza possiamo prevedere i valori della resistenza dei circuiti. Esaminando i valori previsti calcoliamo: la resistenza equivalente delle due resistenze in parallelo la resistenza equivalente delle due resistenze in serie Scrivere le conclusioni.

Raccolta ed elaborazione dei dati sperimentali: La tabella con dei valori del circuito con la resistenza in serie: La tabella con dei valori del circuito con la resistenza in parallelo: N 𝑽(𝑽) 𝑰(𝑨) 𝑹(𝑶𝒉𝒎) 1 0,3 0,003 150 2 0,6 0,004 3 0,9 0,006 N 𝑽(𝑽) 𝑰(𝑨) 𝑹(𝑶𝒉𝒎) 1 0,05 0,002 25 2 0,13 0,004 32,5 3 0,21 0,006 35

Calcoli: La resistenza equilibrante della resistenza in serie: 1 10 5% La resistenza equilibrante della resistenza in serie: 1 𝑅= 𝑅 1 + 𝑅 2 =100+47=147 Ohm 𝑅 1 = 10∗10 +5%=100+5% La resistenza equilibrante della resistenza in parallelo: 4 7 10 5% 1 𝑅 = 1 100 + 1 47 = 47+100 4700 = 147 4700 =0,03 Ohm 𝑅 2 = 47∗10 +5%=47+5%

Conclusioni: La prima resistenza (la resistenza in serie) è verificata. Il valore della resistenza in serie (147 Ohm), che abbiamo calcolato guardando la tabella dei codici dei colori della resistenza, è simile ai valori che abbiamo ottenuto facendo i calcoli (150 Ohm, 150 Ohm, 150 Ohm). Ma, invece, la seconda resistenza (la resistenza in parallelo) non è verificata. Il valore della resistenza in parallelo (0,03 Ohm), che abbiamo calcolato guardando la tabella dei codici dei colori della resistenza, non è simile ai valori che abbiamo ottenuto facendo i calcoli (25 Ohm, 32,5 Ohm, 35 Ohm). Possiamo presupporre che il problema si trova nei valori che abbiamo ottenuto. Forse, abbiamo sbagliato facendo i calcoli.

Il lavoro è fatto da: 2B INF 2B INF Golub Oleksandra Asnaghi Andrea Cirillo Rosario Farina Andrea De Marco Alessandro Cabrera Eric 2B INF 2B INF