Il circuito elettrico

Il circuito elettrico

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Elementi del circuito elettrico

Il collegamento esterno dei due poli di un generatore, non necessariamente composto dal solo conduttore, che coincide col percorso chiuso fatto dalla corrente, viene detto circuito elettrico.

Un circuito elettrico è sempre formato da:

• la sorgente di tensione, intesa in senso generale (generatori, accumulatori o pile)
• il carico o utilizzatore
• le linee di collegamento costituite da cavi, fili o altri conduttori
• l’interruttore.

La sorgente di tensione è l’elemento che produce una forza di natura elettrica (tensione elettrica) la quale spinge gli elettroni a muoversi lungo il circuito esterno, dando origine alla corrente. Poiché per convenzione la corrente esce dal polo positivo ed entra dal negativo, all’interno dell’elemento generatore questa andrà dal (–) al (+). (Nella tecnica, si assume per convenzione che la corrente scorra nel conduttore dal polo positivo al negativo come se si muovessero i protoni anziché gli elettroni perchè il verso della corrente elettrica venne stabilito prima di conoscere la struttura elettronica della materia).

Quindi all’interno della sorgente esiste una forza particolare detta forza elettromotrice (simbolo E) che avrà direzione opposta alla tensione.

Considerando sempre il nostro circuito esterno chiuso definiamo un’altra grandezza detta caduta di tensione (simbolo V_c.d.t.) che rappresenta l’effetto esterno della circolazione di correnti in un utilizzatore od in un elemento qualsiasi di circuito. Se in un circuito non passa corrente, non vi è neppure caduta di tensione; viceversa se si misura una caduta di tensione ciò è indice di circolazione di corrente. In generale la c.d.t. di un utilizzatore coincide con la tensione che è applicata ai morsetti. Così, ad esempio, in una presa di casa esiste una tensione che si può misurare anche se non circola corrente. Inserendo la spina di una lampada, ai suoi capi vi è una caduta di tensione (uguale alla tensione della presa). È da notare che, essendo anche il generatore percorso da corrente al suo interno, vi sarà anche qui una c.d.t.. Se indichiamo con V_c.d.t. questa caduta di tensione interna della sorgente, la tensione ai morsetti V si lega alla forza elettromotrice E con la relazione:

Il generatore è l’elemento che riceve energia dall’esterno (ad esempio sotto forma chimica o meccanica) e la trasforma in energia elettrica che invia sulla linea.

La linea è l’elemento che riceve energia elettrica dal generatore, la trasporta lungo tutta la sua estensione e infine la trasferisce all’utilizzatore.

L’utilizzatore è l’elemento che riceve energia elettrica dalla linea e la trasforma in un altro tipo di energia (meccanica, termica, chimica, ecc.) secondo quanto richiesto dall’impiego previsto.

Queste considerazioni energetiche chiariscono maggiormente il significato di sorgente e di utilizzatore in seno ad un circuito elettrico, e mettono in evidenza relativamente al flusso di energia l’ambivalenza dei due elementi. Così una batteria eroga energia a spese dell’energia chimica in essa accumulata durante la scarica; quando invece viene posta in carica, assorbe energia elettrica dal circuito e la accumula sotto forma di energia chimica.

Perchè il circuito elettrico possa essere effettivamente utilizzato a discrezione dell’operatore è necessario aggiungere un dispositivo che ne permetta l’interruzione o la chiusura a seconda delle esigenze. Il passaggio da uno stato all’altro, ossia da un circuito funzionante a un circuito in stato di riposo e viceversa, si ottiene mediante un apparecchio chiamato interruttore che deve essere sempre presente in ogni circuito. Esso va posto in un punto della linea che collega la sorgente all’utilizzatore, poiché è qui che si effettua l’interruzione per aprire il circuito.

In alcune applicazioni circuitali talvolta serve inserire alcune resistenze di valore idoneo per permettere determinate condizioni di funzionamento del circuito, a tal fine in commercio sono disponibili, per le diverse applicazioni, resistori di valore opportuno. Ad esempio, per esigenze radiotecniche, esistono resistori ad impasto di carbone il cui valore è indicato dal “codice a colori”.

Il primo anello colorato, quello situato alla distanza di 1 mm circa dal bordo del componente, dalla parte opposta a quella in cui è presente il quarto anello d’argento o d’oro, consente di stabilire la prima cifra del valore ohmico. Il secondo anello consente di individuare la seconda cifra, mentre il terzo anello è quello del moltiplicatore. Il quarto anello stabilisce la tolleranza del resistore, ossia la percentuale di discordanza, in più o in meno, tra il valore effettivo e quello indicato dal codice.

Per chiarire l’uso del codice colori facciamo un esempio pratico.

Si supponga di avere in mano una resistenza in cui il 1° anello sia di color giallo (il 1°anello è sempre quello che si trova all’estremità opposta rispetto all’anello di color argento od oro), il 2° anello sia di color viola, il 3° anello sia di color arancione, il 4° anello di color argento. Dal codice si rileva che al 1°anello di color giallo corrisponde il numero 4; al secondo anello, di color viola, corrisponde il numero 7; al terzo anello, di color arancione, corrispondono tre zeri. Mettendo in fila uno dopo l’altro questi numeri si ottiene il valore della resistenza, che è di 47.000 Ω, mentre il 4° anello di color argento, sta a significare che la tolleranza è di ± 10 %. Quando il quarto anello, quello relativo all’indicazione della tolleranza del componente, è assente, come nella figura sopra riportata, allora è sottinteso che il valore ohmico della resistenza, in più o in meno rispetto a quello nominale, oscilla di un 20%.

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