CIRCUITI IN CORRENTE CONTINUA ELEMENTI DI ELETTROTECNICA ED ELETTRONICA - S. CASUCCIO

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. 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.

IL GENERATORE DI CORRENTE 1Volt = 1Joule/1 Coulomb (2) 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)

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 (3) R rappresenta la costante di proporzionalità tra V e I

1Watt = 1Joule/1secondo (6) 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)

GRANDEZZE ELETTRICHE RESISTENZA CORRENTE TENSIONE POTENZA 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)

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

LA RESISTENZA ELETTRICA RAPPRESENTAZIONE CIRCUITALE TIPI DI RESISTENZE (NORMALI A POTENZE DIVERSE, TRIMMER)

VALORI COMMERCIALI DELLE RESISTENZE 10 12 15 18 22 27 33 39 47 56 68 82

CODICE DEI COLORI DELLE RESISTENZE (Serie E12)

LA LEGGE DI OHM V = R * I R = ? I = ? La corrente elettrica attraversa una resistenza dal punto a potenziale maggiore a quello minore. R = ? I = ?

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:

Primi schemi elettrici Un circuito elettrico è un insieme di elementi collegati tra loro affinchè possa scorrervi una corrente MASSA - TERRA

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

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

Come ottenere una tensione a partire da un’altra 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