Resistori e Condensatori

Introduzione:
[size=150]Dopo aver [b]presentato[/b], nel lavoro precedente,  il[b] circuito elettrico [/b]e i [b]due [/b]rispettivi [b]collegamenti [/b](in [b][color=#ff0000]serie [/color][/b]e in [color=#ff0000][b]parallelo[/b][/color]) è fondamentale [b]capire[/b], attraverso un [b][color=#ff0000]esperimento[/color][/b], come [b]varia l’intensità di corrente [/b]in un [b]conduttore [/b]quando [b]cambia la differenza di potenziale ai suoi capi:[br][/b][br]-Durante [b]l'esperimento[/b], il [b]conduttore [/b]deve essere a[b][color=#ff0000] temperatura costante[/color][/b] e devono restare [b][color=#ff0000]stabili [/color][/b]tutte le [b][color=#ff0000]grandezze [/color][/b]che potrebbero [b]modificarne il comportamento elettrico. [/b][br]In particolare: [br][list][*]Si[b] misura [/b]la [color=#ff0000][b]corrente [/b][/color]con un [b][color=#ff0000]amperometro [/color][/b]collegato in[b] serie[/b] al [b]conduttore[/b], in modo che la [b][color=#ff0000]corrente [/color]che lo attraversa sia la [color=#ff0000]stessa[/color].[/b][/*][/list][list][*]Si [b]misura la [color=#ff0000]differenza di potenziale[/color][/b][color=#ff0000] [/color]con un [b][color=#ff0000]voltmetro [/color][/b]collegato in [b]parallelo [/b]al [b]conduttore[/b], in modo da avere la[b][color=#ff0000] stessa differenza di potenziale[/color] ai suoi capi.[/b][/*][/list][/size]
[size=150]Otteniamo la[b][color=#ff0000] curva caratteristica del conduttore [/color][/b]riportando i [b]dati [/b]in un [b]grafico corrente-tensione.[/b][br]I [b]conduttori [/b]hanno [b]comportamenti[/b] [b]vari[/b]:[/size]
[size=150]Il fisico [b][color=#ff0000]George Ohm[/color][/b] verificò che [b]esiste una classe di conduttori[/b] la cui [b]curva caratteristica[/b] è una [b][color=#ff0000]retta passante per l’origine.  [/color][/b][br]-Questi [b]conduttori [/b]sono detti [b][color=#ff0000]ohmici [/color][/b]dal suo [b]nome[/b].[/size]
[size=150]La[b][color=#ff0000] prima legge di Ohm[/color][/b] afferma quindi che:[list][*]Nei [b]conduttori ohmici,[color=#ff0000] l’intensità di corrente [/color][/b]è [b]direttamente proporzionale[/b] alla [b]differenza di potenziale[/b] applicata ai [b]loro capi.[/b][/*][/list]Ciò si [b]evidenzia [/b]dalla [b][color=#ff0000]formula [/color][/b]--> [img width=54,height=34]https://lh3.googleusercontent.com/2aD_M4vrrgkz74s15DxZemnh8AoidbAQn-eWXqfooRPHlRDt_eYXLdp-9-fBN-PR6vfGLP2WsdatfRXryiELYbbMICDnhrhCFA1scKtKvRVed3udX_5b_jk0SYGm8vcjHRhYefOg[/img][br]La[b] costante R[/b], ovvero la[b][color=#ff0000] resistenza elettrica[/color][/b], si misura in[img width=54,height=37]https://lh5.googleusercontent.com/5HrIEu67V1HxtacP6y0h-u9azAqkBVAoGuYXeX7cTgvDYMqYYcD7HejB91j5FEfcdGnMh33wzm-c39zKNJfAIBojX5lCLfsNKLiy180CKj7B3VGsrNoROCMN79u0O--ABDQlp6do[/img]-->  [b]unità di misura[/b] chiamata [b][color=#ff0000]ohm[/color][/b]:[br][img width=62,height=34]https://lh3.googleusercontent.com/Eyb4dxrJqGylWlUkEVObwzAZKrFe9yPYGyAKKpVObbVgyvFHWkcpY2_rBbWG1aqBVm-9iFUCVIzSITQRPbn133JOPOAKPbxTkzZGwr0oH_DOoUTD_9VVezTFdWowtG7vl2HJbeq5[/img][br][/size][size=200][size=150]-La [b][color=#ff0000]resistenza elettrica[/color][/b] è quindi una [b]grandezza [/b]che [b]misura [/b]quanto sia[b][i] facile o difficile[/i][/b], per i [b]portatori di carica[/b], [b]muoversi [/b]attraverso un[b][color=#ff0000] conduttore ohmico.[/color][/b][br][/size][/size]
[size=150][color=#333333]Precisiamo che:[/color][list][*][color=#333333]Tutti i [/color][b]componenti dei circuiti elettrici[/b][color=#333333] che [/color][b]soddisfano [/b][color=#333333]la [/color][b]prima legge di Ohm [/b][color=#333333]vengono definiti [/color][b][color=#ff0000]resistori.[/color][/b][/*][/list][/size][size=150][color=#333333]-[/color]I [b]resistori[/b], quindi, sono [b]conduttori ohmici[/b], e possono essere ad esempio[b] fili di rame[/b] o [b]alluminio.[/b][br]-In [b]laboratorio[/b], per [b]costruire i circuiti elettrici[/b], si usano [b]resistori [/b]di questo [b]tipo:[/b][/size][br] [math]\Downarrow[/math]
Essi sono dotati di una sequenza di anelli colorati che permettono di leggere qual è il valore della loro resistenza.
[size=150]Negli [b]schemi elettrici[/b], il [b]resistore [/b]è invece evidenziato dal [b]simbolo[/b]:[br] [math]\Downarrow[/math][/size]
[size=150][b]Ohm [/b][color=#3e3e3e]elaborò una [/color][b][color=#ff0000]"seconda legge"[/color][/b][color=#3e3e3e], la quale mette in [b]evidenza [/b]come la [/color][b]resistenza [/b][b]R[/b][b] [/b]dipenda dalle [b]dimensioni del conduttore[/b] e dal[b] tipo di metallo che lo costituisce.[/b][br][br][list][*][size=150]La [b][color=#ff0000]seconda Legge di Ohm[/color][/b] afferma infatti che la [b]resistenza elettrica di un filo conduttore[/b] ha un [b]rapporto di diretta proporzionalità [/b]con la sua [b]lunghezza[/b], e di [b]inversa proporzionalità[/b] con la sua[b] sezione.[/b][/size][/*][/list]-Ciò si evince dalla [b]formula[/b]--> [math]R=p\frac{l}{A}[/math][br][br]-Definiamo inoltre [b][color=#ff0000]resistività [/color][/b]la [b]costante di proporzionalità[/b] [b][color=#ff0000]"p"[/color][/b], che dipende dal [b]materiale [/b]e dalla [b]temperatura [/b]di cui è fatto il [b]filo[/b]. Conoscendo la resistività è possibile dire se un certo [b]materiale [/b]è un [b]buon isolante[/b] o un[b] buon conduttore elettrico.[/b][/size]
[size=150][color=#333333]-Prendiamo adesso in esame un [/color][b]circuito [/b][color=#333333]costituito da un [/color][b]generatore di tensione[/b][color=#333333] collegato a una [/color][b]rete di resistori:[/b][br][br][list][*][color=#333333]La[/color][color=#ff0000] [b]resistenza equivalente[/b][/color] della rete di resistori è quella di un[b] singolo resistore[/b] che, sottoposto alla [b]stessa differenza di [/b][b]potenziale [math]\Delta V[/math][/b] a cui è [b]soggetta l'intera rete[/b], [b]assorbe [/b]dal [b]generatore [/b]la [b]stessa corrente elettrica.[/b][/*][/list] -Indicando con [math]i_{eq}[/math][b][color=#ff0000] l'intensità[/color] di tale corrente[/b], conosciamo la [b]formula[/b]--> [math]R_{eq}=\frac{\Delta V}{i_{eq}}[/math][/size]
[size=150]-E' fondamentale precisare che anche i [b]resistori [/b]possono essere [b][color=#ff0000]collegati in serie [/color][/b]e in [b][color=#ff0000]parallelo[/color][/b]. [/size]
[center][b][color=#ff0000][size=200][size=150][/size][/size][/color][/b][/center][size=200][center][b][color=#ff0000][size=150][/size][/color][/b][/center][/size][size=200][center][b][color=#ff0000]RESISTORI IN SERIE[/color][/b][/center][/size][size=200][center][b][color=#ff0000][size=150][/size][/color][/b][/center][/size]
[size=150][list][*]Due o più resistori sono [b][color=#ff0000]collegati in serie [/color][/b]se hanno [b]in comune[/b] tra loro[b] [color=#ff0000]la stessa intensità [/color][/b][math]i[/math][b][color=#ff0000] di corrente[/color][/b][/*][/list]È possibile infatti notare dall’immagine che:[br][br]-La [b]corrente [/b]che [b]percorre [/b]il resistore[color=#ff0000] [/color][b][color=#ff0000]R[/color][sub][color=#ff0000]1[/color] [/sub][/b]deve percorrere [b]anche [/b]il resistore [b][color=#ff0000]R[/color][/b][sub][b][color=#ff0000]2[/color]--> [/b][math]i_{eq}=i[/math][/sub][/size][size=150][sub][b][br][/b][/sub][color=#333333][br]-La[/color][b][color=#ff0000] differenza di potenziale[/color][/b][color=#333333] [/color][math]\Delta V[/math][color=#333333] tra i [b]poli [/b]del [b]generatore[/b], invece, è [b]data[/b] dalla [b]somma delle singole differenze di potenziale[/b] [/color][math]\Delta V_1[/math][color=#333333] e [/color][math]\Delta V_2[/math][color=#333333] a cui sono sottoposti i [b]resistori[/b]--> [/color][math]\Delta V=\Delta V_1+\Delta V_2[/math][br][br]Applicando successivamente la [b]prima legge di Ohm--> [math]\Delta V_1=R_1i[/math][/b] e [math]\Delta V_2=R_2i[/math], si arriva alla [b]conclusione [/b]generale:[br][br][list][*][size=150]La[b] resistenza equivalente [/b]di [b]n [color=#ff0000]RESISTORI POSTI IN SERIE[/color][/b] è uguale alla [b][i]somma delle resistenze dei singoli resistori[/i][/b]; in particolare ricaviamo la [b]formula[/b]:[/size] [math]R_{eq}=R_1+R_2+...+R_n[/math][/*][/list][br]Questa formula mostra che[b] ogni resistore aggiunto in serie[/b] [b][color=#ff0000]aumenta [/color][/b]la [b]resistenza totale del circuito.[/b][br][/size]
[center][size=200][b][color=#ff0000]RESISTORI IN PARALLELO[/color][/b][/size][/center]
[list][*][size=150]Due o più resistori sono[b][color=#ff0000] collegati in parallelo[/color][/b] se ai loro capi è applicata la [b][color=#ff0000]stessa differenza di potenziale[/color][/b].[/size][/*][/list][size=150][size=150][br][/size] Come possiamo notare dall'immagine:[color=#333333][br][br]-Per i [/color][b]resistori in parallelo[/b][color=#333333] la [/color][b][color=#ff0000]corrente elettrica non è la stessa[/color] [/b][color=#333333]per [/color][b]ogni resistore[/b][color=#333333], ma in ogni [/color][b]biforcazione[/b][b] [/b]anche la[b] corrente elettrica si divide[/b], e [b]l’intensità è diversa[/b] per ciascuno di essi. [br]Precisiamo allora che [b][color=#ff0000]l'intensità [/color][/b][math]i[/math][b][color=#ff0000] della corrente [/color][/b]erogata dal [b]generatore [/b]è [b][i]uguale [/i][/b]alla[b] somma delle intensità[/b] [math]i_1[/math] e [math]i_2[/math] delle correnti che attraversano i [b]due resistori--> [math]i_{eq}=i_1+i_2[/math][/b][/size][br][br][size=150]-Invece, la[b] [color=#ff0000]differenza di potenziale[/color] [math]\Delta V[/math] [/b]mantenuta dal [b]generatore[/b], sottoposta ai due [b]resistori[/b], è la [b]stessa[/b].[br]Applicando successivamente la [b]prima legge di Ohm--> [math]i_1=\frac{\Delta V}{R_1}[/math][/b][/size] e [math]i_2=\frac{\Delta V}{R_2}[/math], [size=150]si arriva alla [b]conclusione generale[/b]:[/size][br][br][list][*][size=150]Se si hanno [b]n [color=#ff0000]RESISTORI COLLEGATI IN PARALLELO[/color][/b], [b]l'inverso della loro resistenza equivalente [/b][math]R_{eq}[/math][b] [/b]è [b]uguale [/b]alla [b]somma degli inversi delle resistenze dei singoli resistori;[/b] in particolare ricaviamo la [b]formula[/b]: [math]\frac{1}{R_{eq}}=\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}+...+\frac{1}{R_n}[/math][/size][/*][/list]
[size=150]-A questo proposito è [b]fondamentale [/b]capire cosa si intende per "[b][color=#ff0000]risoluzione di un circuito[/color][/b]".[br][list][*][b][color=#ff0000]Risolvere un circuito[/color][/b] significa [b]determinare le correnti [/b]attraverso tutti gli [b]elementi [/b]del [b]circuito [/b]e anche le[b] differenze di potenziale ai capi di ognuno di essi.[/b][/*][/list]Per fare ciò, solitamente è necessario applicare[b][color=#ff0000] la prima legge di Ohm[/color][/b], le [b][color=#ff0000]formule [/color][/b]per il calcolo delle [color=#ff0000][b]resistenze equivalenti[/b][/color] in serie e in parallelo, ma spesso vengono utilizzati anche i [b]due principi di Kirchhoff.[br][/b][color=#ff0000][b][br]Precisiamo innanzitutto che:[br][/b][/color][list][*]Un [b][color=#ff0000]nodo [/color][/b]è un [b]punto in cui convergono tre o più conduttori[/b].[/*][*][b]Due o più rami[/b] che hanno estremi comuni, cioè [b]che connettono i due stessi nodi formando un tratto chiuso del circuito[/b], costituiscono una [b][color=#ff0000]maglia[/color][/b].[/*][*][b]Ciascuno dei conduttori che congiungono due nodi[/b] costituisce un [b][color=#ff0000]ramo[/color][/b].[/*][/list][b]-[/b]Dopo aver[b] definito [/b]questi[b] termini, [/b]possiamo adesso[b] presentare i due principi di Kirchhoff;[/b] il [b]primo [/b]si applica ai [b]nodi [/b]e il [b]secondo [/b]si applica alle [b]maglie:[/b][list][*][size=150][b][color=#ff0000]La prima legge di Kirchhoff, o legge dei nodi,[/color] [/b]stabilisce che la somma delle intensità delle correnti entranti in un nodo è uguale alla somma delle intensità delle correnti uscenti[/size][/*][/list][/size][b]La prima legge di Kirchhoff[/b] è una [b][color=#ff0000]conseguenza del principio di conservazione [/color][color=#333333]della[/color][color=#ff0000] corrente elettrica.[/color][/b]
[size=150][list][*]La[b] [color=#ff0000]seconda legge di Kirchoff,[/color][/b] [b][color=#ff0000]o legge delle maglie,[/color][/b] afferma che la somma delle differenze di potenziale che si incontrano percorrendo una maglia è uguale a zero. [br][/*][/list][/size][size=150][color=#333333][b]La seconda legge di Kirchhoff [/b]è [/color][b][color=#ff0000]un'espressione del principio di conservazione dell'energia.[/color][/b][/size]
[center][b][size=200][color=#ff0000]CONDENSATORI[/color][/size][/b][/center][left][size=150]Questi sono [b]rappresentati [/b]come in figura:[/size][/left]
[size=100][size=150]In un [b]circuito[/b], anche i[b][color=#ff0000] condensatori[/color][/b] possono essere [b]collegati in serie o in parallelo. [br][br]Innanzitutto precisiamo che:[br][/b][list][*][size=100][size=150]Si chiama [b][color=#ff0000]capacità equivalente di una rete di condensatori[/color][/b] quella di un [b]singolo condensatore[/b] che, sottoposto alla [b]stessa differenza di potenziale[/b] [math]\Delta V[/math] a cui è[b] soggetta l’intera rete,[/b] assorbe la [b]stessa carica elettrica.[/b][/size][/size][/*][/list][b][center][size=200][color=#ff0000][br]CONDENSATORI IN PARALLELO[br][/color][/size][/center][/b][/size][/size][size=150]Due o più [b]condensatori[/b] sono[b] collegati in parallelo[/b] se sono [b]connessi [/b]in modo da avere ai [b]loro estremi la [color=#ff0000]stessa differenza di potenziale.[/color][/b][br][list][*][size=150]La[b][color=#ff0000] capacità equivalente[/color][/b] di più condensatori collegati in parallelo è [b]uguale alla somma delle capacità dei singoli condensatori:[/b][/size] [math]C=C1+C2+C3+⋯[/math][/*][/list][/size][br][center][/center][size=200][center][b][color=#ff0000]CONDENSATORI IN SERIE[br][/color][/b][/center][/size][size=150]Due o più [b]condensatori [/b]collegati in serie tra loro[b] portano sulle armature la stessa carica.[/b][br][list][*][size=150][b][color=#ff0000]L’inverso della capacità equivalente[/color][/b] di due o più condensatori posti in serie è[b] pari alla somma degli inversi delle loro singole capacità:[/b] [math]\frac{1}{C_{eq}}=\frac{1}{C_1}+\frac{1}{C_2}+...+\frac{1}{C_n}[/math][/size][/*][/list][/size]

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