Serie e Parallelo

Abbiamo visto come un resistore o resistenza si comporta quando viene percorso da una corrente, abbiamo ad esso applicato la legge di Ohm, calcolando tensione, corrente, e potenza, ma in tutti gli esempi che abbiamo fatto fino ad ora, ci siamo sempre limitati ad utilizzare un solo resistore.
In un circuito elettronico però, è molto probabile che troverete più di un componente, e questi possono essere collegati tra di loro appunto in serie o in parallelo.

Detto in parole povere, il collegamento in serie, prevede che i componenti siano collegati in fila uno dietro l'altro, come le lampadine dell'albero di Natale.
Se volete la definizione corretta, da libro di testo scolastico, allora i componenti di un circuito, si definiscono collegati in serie, quando la corrente seguendo un unico percorso, esce da uno dei terminali del generatore, attraversa i vari componenti uno dopo l'altro, per poi richiudersi sull'altro terminale del generatore.
Si dice che un'immagine vale più di mille parole, e allora guardiamo l'immagine di 2 resistori collegati in serie.


Collegamento Serie


Quando 2 resistori si trovano collegati in serie il loro valore si somma, guardando l'immagine sopra è come se avessimo collegato alla batteria un unico resistore dal valore di 30 Ω, infatti:

Rtotale=R1+R2 → Rt=12 Ω+18 Ω → Rt= 30 Ω

Una volta stabilito il valore della resistenza totale, grazie alla legge di Ohm che abbiamo già visto in precedenza, possiamo calcolarci la corrente circolante nel circuito:

I=V/R → I=12/30 → I=0,4A ovvero 400mA

Una volta stabilito la corrente circolante nel nostro circuito, possiamo ora calcolarci la tensione che si dice in gergo cade su ognuno dei 2 resistori.

Sul resistore da 12 Ω cadono: V=RxI → V=12*0,4 → V=4,8v

Sul resistore da 18 Ω cadono: V=RxI → V=18*0,4 → V=7,2v

In pratica i 12v forniti dalla batteria si ripartiscono sui 2 resistori in questo modo, 4,8v sul primo resistore e 7,2v sul secondo resistore.

In fine possiamo pure calcolarci quanti watt dovrà dissipare ogni singolo resistore.

Il resistore da 12 Ω dissipa: P=VxI → P=4,8x0,4→ P=1,92w

Il resistore da 18 Ω dissipa: P=VxI → P=7,2x0,4→ P=2,88w

La potenza totale ovviamente sarà data dalla somma delle potenze dissipate da ogni singolo resistore, in questo caso:

Ptotale=P1+P2 → Pt=1,92w+2,88w → Pt= 4,8w

Sapendo che la nostra batteria è da 12v, e avendo calcolato che nel nostro circuito circola una corrente di 0,4A, il valore della potenza totale poteva anche essere calcolato con la legge di Ohm

P=VxI → P=12x0,4 → P=4,8w

Ovviamente tale regola vale anche per più di 2 resistori, possiamo avere 10,100,1000 resistori collegati tutti in serie, si avrà sempre una resistenza totale data dalla somma dei valori di ogni singolo resistore, e quindi una corrente circolante nel circuito, che attraversa in ugual modo tutti i resistori.

Questo però non è l'unico modo per collegare 2 o più componenti, infatti 2 resistori possono pure essere collegati in parallelo.
Anche qua si dice che che 2 o più componenti sono collegati in parallelo, quando tutti i punti di contatto dei singoli componenti, sono collegati fra di loro, in modo che la tensione elettrica sia applicata a tutti quanti allo stesso modo.


Collegamento Serie


Quando 2 o più resistori si trovano collegati in parallelo la resistenza totale del circuito viene calcolata con al formula:

1/Rtotale= 1/R1+1/R2

La resistenza totale dei 2 resistori da 10 e 15 ohm collegati in parallelo sarà quindi uguale a:

1/Rtotale=1/10+1/15 → 1/Rt=0,1+0,66666 → 1/Rt=0,166666 → Rt=1/0,1666666 → Rt=6 Ω

Se i resistori sono solo 2, si può utilizzare anche un altra formula, che forse è più semplice:

Rtotale=(R1xR2)/(R1+R2) → Rt=(10x15)/(10+15) → Rt=150/25 Rt=6 Ω

Una volta calcolato la nostra resistenza totale, possiamo quindi passare a calcolarci la corrente circolante nel circuito:

I=V/R → I=12/6 → I=2A

Ora conosciamo la corrente circolante nel nostro circuito, ma a differenza del collegamento serie dove la corrente è uguale su tutte e due i resistori, nel collegamento parallelo questa si divide nei 2 resistori, in pratica su ogni resistore passerà una corrente diversa.
Sempre con la legge di Ohm possiamo calcolarci questi valori:

Sul primo resistore da 10Ω avremmo una corrente di I=V/R → I=12/10 → I=1,2A

Sul secondo resistore da 15Ω avremmo una corrente di I=V/R → I=12/15 → I=0,8A

In pratica i 2A che circolano nel circuito, si dividono sui 2 resistori in questo modo, 1,2A sul primo resistore e 0,8A sul secondo resistore.

Allora abbiamo visto che nel collegamento serie rimane uguale la corrente e i 2 resistori si dividono la tensione, mentre nel collegamento parallelo rimane uguale la tensione e i 2 resistori si dividono la corrente.

Per concludere possiamo pure calcolarci la potenza che ogni resistore deve dissipare:

Il primo resistore da 10Ω deve dissipare una potenza di P=VxI → P =12x1,2→ P=14,4w

Il secondo resistore da 15Ω deve dissipare una potenza di P=VxI → P =12x0,8→ P=9,6w

Ovviamente noi che oramai siamo diventati esperti, possiamo pure effettuare la controprova, avendo già calcolato la corrente totale che circola nel circuito, possiamo pure calcolarci la potenza totale:

P=VxI → P=12x2 → P=24w

Infatti 14,4w dissipati sul primo resistore + 9,6w dissipati sul secondo resistore, sono esattamente 24w.


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