Circuito elettrico

I circuiti elettrici sono alla base di tutti i dispositivi elettrici utilizzati nella vita quotidiana. Il telefono cellulare, il computer, l'automobile, le console di gioco, le luci di casa, tutti utilizzano i circuiti elettrici per trasferire energia. Questo rimane lo scopo fondamentale dei circuiti elettrici: Trasferire l'energia da una fonte (come l'energia chimica nella batteria del telefono) a un'energia come la luce e il suono attraverso l'energia elettrica.

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Indice

    Circuito elettrico: definizione

    I dispositivi elettrici funzionano trasferendo energia attraverso il movimento degli elettroni, che hanno una carica negativa. Il movimento di queste cariche viene utilizzato per fornire energia a componenti come motori e luci, oppure per memorizzare ed elaborare elettronicamente i dati nei dispositivi digitali. Il flusso delle cariche in un circuito elettrico è chiamato corrente. L'intensità di corrente si misura in Ampere (\(A\)) ed è rappresentata dal simbolo \(I\).

    Molti materiali possono essere descritti come conduttori o isolanti elettrici. Un conduttore permette agli elettroni di muoversi facilmente attraverso di esso, mentre gli isolanti no.La maggior parte dei metalli sono buoni conduttori; un dei migliori materiali conduttori a temperatura ambiente è l'argento. Altri metalli ad alta conduttività sono il rame e l'alluminio. Utilizzando i conduttori per collegare tra loro diversi componenti, possiamo creare un circuito elettrico.Esempi di materiali isolanti (con bassa conduttività) sono il vetro, il legno, la carta, la plastica e la maggior parte dei gas. Gli isolanti sono anche chiamati dielettrici.

    Un circuito elettrico è una serie di componenti elettrici collegati tra loro da fili o tracce conduttrici che consentono il passaggio di corrente, fornendo energia ai suoi componenti.

    Circuito elettrico: analogia

    Queste quantità possono essere difficili da capire all'inizio, perché non sono intuitive. Per analogia, consideriamo una pizzeria e alcuni fattorini addetti alle consegne:

    • Il ristorante che produce le pizze rappresenta la fonte di energia che alimenta il circuito (come una batteria).
    • I fattorini rappresentano gli elettroni (portatori di carica) e trasportano le pizze lungo un percorso specifico, che rappresenta i conduttori (fili) del circuito.
    • La velocità con cui i fattorini raccolgono le pizze dal ristorante rappresenta l'intensità di corrente. È uguale alla velocità con cui gli autisti effettuano le consegne.
    • Il numero di pizze trasportate da ogni fattorino rappresenta la tensione.
    • I clienti rappresentano gli apparecchi che consumano energia. I clienti più energici richiedono più pizza.
    • Ogni sosta che l'autista deve fare aumenta il tempo totale di permanenza sulla strada. Questo può rappresentare una resistenza.

    Circuito elettrico: diagrammi

    Quando si disegnano i diagrammi per rappresentare i circuiti, è fondamentale che ci sia una standardizzazione per evitare confusione quando persone diverse interpretano i diagrammi. Non tutti hanno l'abilità artistica di disegnare una lampadina accurata e la forma e lo stile delle lampadine possono differire significativamente tra gli sperimentatori. Lo stesso si può dire per gli innumerevoli altri apparecchi che possono essere inseriti in un circuito. Per questo motivo esiste una standardizzazione dei simboli! Ciò significa che tutti i componenti comuni hanno un simbolo unico (e facile da disegnare) e che i fili sono sempre disegnati come linee rette, con le giunzioni disegnate a 90 gradi. In figura 1 sono rappresentati alcuni dei simboli più comuni nei circuiti elettrici.

    Circuito elettrico Simboli StudySmarterFig. 1 - Esempio di simboli usati nei diagrammi dei circuiti elettrici.

    Vediamone subito un esempio! Figura 2 rappresenta un semplicissimo circuito in cui una batteria è collegata ad una lampadina.

    Circuito elettrico Circuito con lampada StudySmarterFig. 2 - Esempio di circuito elettrico.

    Circuito elettrico in serie e parallelo

    Negli studi di circuiti, incontrerete sicuramente due tipi principali di circuiti: quelli in parallelo e quelli in serie. Quasi tutti i problemi di circuiti complessi possono essere ridotti alla trattazione di circuiti in serie e in parallelo. In figura 3 si possono vedere due esempi. I circuiti in parallelo "distribuiscono" la corrente tra i diversi componenti, mentre nei circuiti in serie, la corrente deve attraversare tutti i componenti.

    Circuito elettrico Circuiti in serie e paralleloFig. 3 - Esempio di circuiti in parallelo (a sinistra) e in serie (a destra).

    Nei circuiti in parallelo, i diversi percorsi che la corrente può seguire sono chiamati "rami", mentre i punti in cui diversi rami si incontrano sono chiamati "nodi". Questi concetti verranno richiamati e diventeranno molto importanti nell'articolo sulle leggi di Kirchhoff.

    Per visualizzare meglio questo aspetto, possiamo immaginare di dover consegnare la pizza a due case, utilizzando l'analogia della consegna della pizza di prima. In un circuito in serie, i fattorini devono visitare entrambe le case del circuito e dividere la pizza che trasportano tra ogni fermata. Ciò significa che ogni casa riceve meno pizza da ciascun conducente (una frazione della tensione di partenza), ma poiché tutti i fattorini seguono lo stesso percorso, la frequenza di arrivo a ogni casa è maggiore (pari alla corrente di partenza).

    In un circuito in parallelo, metà dei fattorini vanno in una casa e metà nell'altra. Ciò significa che i fattorini possono erogare tutta la pizza che trasportano quando arrivano alla casa (pari alla tensione della sorgente), ma la velocità di arrivo dei fattorini è inferiore a quella del circuito parallelo.

    Un esempio comune di applicazione che utilizza un circuito in parallelo è l'illuminazione della casa! Se tutte le luci fossero collegate in un circuito in serie, una lampadina rotta significherebbe che tutte le luci si spengono! Collegando le luci in parallelo, una lampadina può rompersi su un circuito e la corrente può continuare a scorrere su tutti gli altri, mantenendo le luci accese!

    Circuito elettrico - Key takeaways

    • Un circuito elettrico è una serie di componenti elettrici collegati tra loro da fili o tracce conduttrici che consentono il passaggio di corrente, fornendo energia ai suoi componenti.

    • Gli schemi dei circuiti mostrano come sono collegati i vari componenti di un circuito elettrico, utilizzando simboli per rappresentare le diverse parti. Le linee conduttrici sono allineate in orizzontale o in verticale per maggiore chiarezza.

    • I componenti di un circuito possono essere collegati in due modi principali: in serie o in parallelo. I circuiti in serie offrono un solo percorso agli elettroni, mentre i circuiti in parallelo offrono più di un percorso agli elettroni.


    References

    1. Fig. 1 - Circuit Symbols for A-level-OCR-Physics A.png (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Circuit_Symbols_for_A-level-OCR-Physics_A.png) by Krackpipe (https://en.wikibooks.org/wiki/User:Krackpipe) is licensed by CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en)
    2. Fig. 2 - Series circuit 1 bulb no meter.png (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Series_circuit_1_bulb_no_meter.png) by Paulgwilliamson (https://commons.wikimedia.org/wiki/User:Paulgwilliamson) is licensed by CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/deed.en)
    3. Fig. 3 - Series and Parallel Circuit.jpg (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Series_and_Parallel_Circuit.jpg) by Brightyellowjeans is licensed by CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/deed.en)
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    Domande frequenti riguardo Circuito elettrico

    Come funziona un circuito elettrico in serie?

    Nei circuiti in serie la corrente segue un solo percorso e attraversa tutti i componenti elettrici.

    Che differenza c'è tra un circuito in serie e in parallelo?

    I circuiti in parallelo "distribuiscono" la corrente tra i diversi componenti, mentre nei circuiti in serie, la corrente deve attraversare tutti i componenti.

    Come capire se un circuito è in serie o in parallelo?

    Per capire se un circuito è in serie o in parallelo bisogna guardare il suo schema. I circuiti in serie appaiono come un singolo ramo su cui sono disposti tutti i componenti elettrici, mentre i circuiti in parallelo appaiono come più rami dispostisti come una serie di anelli.

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