Circuiti elettrici
Vedremo che cos'è un circuito elettrico, le sue componenti e quando un circuito è chiuso o aperto.
Cosa devo già sapere?
Che cos'è un circuito elettrico?
Se prendiamo un generatore di tensione (per esempio una batteria) e colleghiamo i suoi due poli con un filo conduttore, comincerà a fluire una corrente.
Le cariche negative partiranno dal polo negativo, viaggeranno fino al polo positivo e poi il generatore di tensione le sposterà nel polo negativo dove ricominceranno il loro percorso.
Siccome le cariche stanno girando intondo come in un circuito, chiamiamo questo sistema proprio "circuito elettrico".
Se nella vita reale collegassimo direttamente il polo positivo del generatore con quello negativo, potremmo avere un corto circuito, cioè la corrente sarebbe troppo alta e dunque potrebbe distruggere il circuito o in generale arrecare danni.
Per questo possiamo abbassare la corrente utilizzando resistenze o in generale dei dispositivi elettronici.
Dunque, possiamo definire in generale un circuito elettrico come un insieme di componenti elettroniche collegate ad un generatore di tensione tramite un filo conduttore.
Per esempio, una lampadina collegata ad una batteria tramite un filo di rame è un circuito elettrico. Anche la tua TV fa parte di un circuito elettrico, come anche la tua lavastovigle, il phone quando colleghi la spina, eccetera eccetera.
Quando disegniamo un circuito elettrico, esiste una notazione che ci permette di schematizzarlo:
Rappresentiamo il filo conduttore con una linea continua e la batteria con il seguente simbolo:
Dove ovviamente il + indica il polo positivo e il - quello negativo.
Tutte le altre componenti vengono rappresentate mediante i loro appositi simboli.
Quindi, per esempio, il circuito formato soltanto dalla batteria e dal filo conduttore sarà rappresentato nel seguente modo:
Il simbolo della resistenza è una linea a zigzag, quindi un circuito con una resistenza sarà rappresentato nel seguente modo:
Il simbolo del condensatore sono due segmenti uguali perpendicolari al filo conduttore, quindi un circuito con una resistenza e un condensatore dovrà essere disegnato nel seguente modo:
Il simbolo di una lampadina è un cerchio con una x al centro, quindi un circuito con soltanto una lampadina sarà rappresentato in questo modo:
Resistenze, condensatori, eccetera sono tutti componenti elettroniche molto utili in elettronica, ma in questo contesto non serve sapere che cosa siano nello specifico.
Quindi se non sai che cosa sono, non preoccupparti, era solo per fare degli esempi di circuiti.
Possono esistere circuiti elettrici anche molto più complicati, come il seguente:
Per questo utilizziamo dei nomi per identificare dei pezzi del circuito.
Chiamiamo "nodo" un punto in cui più fili si congiungono o in cui un filo si dirama. Nel nostro grafico i nodi sono i seguenti:
Chiamiamo "ramo" un tratto di filo conduttore che congiunge due nodi. Evidenziamo qualche ramo del nostro circuito:
Infine chiamamo "maglia" un qualsiasi percorso chiuso del nostro circuito. Nel nostro esempio il circuito ha tre maglie:
I circuiti che abbiamo incontrato finora erano tutti circuiti chiusi, cioè il filo conduttore partiva da un polo della batteria e arrivava senza intoppi all'altro polo, chiundendo il circuito.
Il filo conduttore, però, potrebbe avere dei buchi, per esempio se viene tagliato, creando così un apertura. In tal caso diciamo che il circuito è aperto e la corrente non riuscirà, in generale, a fluire.
Se vogliamo chiudere e aprire un circuito, non conviene tagliarlo e rilegarlo ogni volta, ma è più pratico usare un interruttore.
Quando è aperto il suo simbolo è il seguente:
Mentre quando è chiuso è questo:
Quindi se abbiamo un circuito con un interruttore e una lampadina, quando l'interruttore è chiuso la corrente passa e la lampadina si accende, mentre quando è chiuso non c'è alcuna corrente e la lampadina rimane spenta.
Collegamenti in serie e in parallelo
Quando colleghiamo più componenti elettroniche tramite un filo conduttore, abbiamo due modi per farlo:
Il primo è quello di collegarle una dopo l'altra:
In tal caso si chiama "collegamento in serie".
Altrimenti posso creare un'altra maglia in cui inserire la nuova componente in modo che le due componenti siano raggiunte da rami diversi:
In questo caso si chiama "collegamento in parallelo".
Cosa cambia tra i due metodi?
Da un punto di vista fisico, cambiano alcune proprietà di quel tratto di circuito (per esempio la resistenza o la capacità).
Infatti, nel collegamento in serie la corrente che fluisce per le due componenti deve essere la stessa, mentre le differenze di potenziale tra i loro estremi può variare.
In un collegamento in parallelo, invece, è la differenza di potenziale che deve essere la stessa mentre la corrente può essere diversa.
Da un punto di vista pratico, se colleghiamo mille lampadine in serie e ne rompiamo una fulminandola, apriamo il circuito e la corrente non circola più, quindi anche tutte le altre si spengono.
Se invece le colleghiamo il parallelo e ne rompiamo una, solo il ramo di quella lampadina sarà aperto, quindi la corrente potrà passare per tutte le altre lampadine, accendendole.
Collegarle in parallelo è, solitamente, più complicato e costoso, per questo spesso le lampadine natalizie sono collegate in serie. Se infatti se ne rompe anche solo una, tutta la striscia di lampadine si rompe.
Gli elettrodomestici di casa tua, invece, dovrebbero essere collegati in parallelo. In questo modo, se il tuo forno si rompe, puoi comunque continuare ad utilizzare la lavatrice, la TV, il frigo, eccetera eccetera.