I circuiti in serie collegano i resistori in modo tale che la corrente, misurata in ampiezza o amperaggio, segua un percorso nel circuito e rimanga costante per tutto il tempo. La corrente scorre nella direzione opposta degli elettroni attraverso ciascun resistore, che impedisce il flusso di elettroni, uno dopo l'altro in un'unica direzione dal polo positivo della batteria al negativo. Non ci sono rami o percorsi esterni attraverso i quali la corrente può viaggiare, come ci sarebbe in un circuito parallelo.
Esempi di circuiti in serie
I circuiti in serie sono comuni nella vita di tutti i giorni. Gli esempi includono alcuni tipi di luci natalizie o natalizie. Un altro esempio comune è un interruttore della luce. Inoltre, computer, televisori e altri dispositivi elettronici domestici funzionano tutti attraverso il concetto di circuito in serie.
Suggerimenti
In un circuito in serie, l'amperaggio, o ampiezza, della corrente rimane costante e può essere calcolato utilizzando la legge di OhmV = I/Rmentre la tensione scende su ciascun resistore che può essere sommata per ottenere la resistenza totale. Al contrario, in un circuito parallelo, l'ampiezza di una corrente cambia attraverso i resistori di ramificazione mentre la tensione rimane costante.
Amperaggio (o Ampere) in un circuito in serie
È possibile calcolare l'ampiezza, in ampere o ampere data dalla variabile A, del circuito in serie sommando la resistenza a ciascun resistore nel circuito comeRe sommando le cadute di tensione comeV, quindi risolvendo per I nell'equazioneV = I/Rin qualeVè la tensione della batteria in volt,ioè attuale, eRè la resistenza totale dei resistori in ohm (Ω). La caduta di tensione dovrebbe essere uguale alla tensione della batteria in un circuito in serie.
L'equazioneV = I/R, nota come legge di Ohm, vale anche per ogni resistore nel circuito. Il flusso di corrente in un circuito in serie è costante, il che significa che è lo stesso per ogni resistore. Puoi calcolare la caduta di tensione su ciascun resistore usando la legge di Ohm. In serie, la tensione delle batterie viene aumentata, il che significa che durano meno tempo che se fossero in parallelo.
Schema e formula del circuito in serie
•••Syed Hussain Ather
Nel circuito sopra, ogni resistore (indicato da linee a zig-zag) è collegato alla sorgente di tensione, la batteria (indicata con + e - che circondano le linee scollegate), in serie. La corrente scorre in una direzione e rimane costante in ogni parte del circuito.
Se sommassi ogni resistore, otterresti una resistenza totale di 18 (ohm, dove ohm è la misura della resistenza). Ciò significa che puoi calcolare la corrente usandoV = I/Rin qualeRè 18 eVè 9 V per ottenere una corrente I di 162 A (ampere).
Condensatori e induttori
In un circuito in serie, puoi collegare un condensatore con una capacitàCe lasciarlo caricare nel tempo. In questa situazione, la corrente attraverso il circuito viene misurata come
I=\frac{V}{R}e^{-t/(RC)}
in qualeVè in volt,Rè in ohm,Cè a Farad,tè il tempo in secondi, eioè in ampere. Quiesi riferisce alla costante di Euleroe.
La capacità totale di un circuito in serie è data da
\frac{1}{C_{totale}}=\frac{1}{C_1}+\frac{1}{C_2}+...
in cui si somma a destra l'inverso di ogni singolo condensatore (1/C1, 1/C2, eccetera.). In altre parole, l'inverso della capacità totale è la somma dei singoli inversi di ciascun condensatore. Con l'aumentare del tempo, la carica sul condensatore si accumula e la corrente rallenta e si avvicina, ma non raggiunge mai completamente, lo zero.
Allo stesso modo, puoi usare un induttore per misurare la corrente
I=\frac{V}{R}e^{-tR/L}
in cui l'induttanza totale L è la somma dei valori di induttanza dei singoli induttori, misurati in Henries. Quando un circuito in serie si carica mentre scorre la corrente, l'induttore, una bobina di filo che solitamente circonda un nucleo magnetico, genera un campo magnetico in risposta al flusso di corrente. Possono essere utilizzati in filtri e oscillatori,
Serie contro Circuiti paralleli
Quando si tratta di circuiti in parallelo, in cui la corrente si dirama attraverso diverse parti dei circuiti, i calcoli sono "ribaltati". Invece di determinare la resistenza totale come somma delle singole resistenze, viene data la resistenza totale di
\frac{1}{R_{totale}}=\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}+...
(stesso modo di calcolare la capacità totale di un circuito in serie).
La tensione, non la corrente, è costante in tutto il circuito. La corrente totale del circuito parallelo è uguale alla somma della corrente attraverso ciascun ramo. Puoi calcolare sia la corrente che la tensione usando la legge di Ohm (V = I/R).
•••Syed Hussain Ather
Nel circuito parallelo sopra, la resistenza totale sarebbe data dai seguenti quattro passaggi:
- 1/Rtotale= 1/R1 + 1/R2 + 1/R3
- 1/Rtotale = 1/1 Ω + 1/4 Ω + 1/5 Ω
- 1/Rtotale = 20/20 Ω + 5/20 Ω + 4/20 Ω
- 1/Rtotale = 29/20 Ω
- Rtotale = 20/29 o circa 0,69 Ω
Nel calcolo sopra, nota che puoi raggiungere il passaggio 5 dal passaggio 4 solo quando c'è un solo termine sul lato sinistro (1/Rtotale ) e un solo termine a destra (29/20 Ω).
Allo stesso modo, la capacità totale in un circuito parallelo è semplicemente la somma di ogni singolo condensatore e anche l'induttanza totale è data da una relazione inversa (1/Ltotale = 1/L1 + 1/L2 + … ).
Corrente continua vs. Corrente alternata
Nei circuiti, la corrente può fluire costantemente, come nel caso di una corrente continua (DC), o fluttuare secondo uno schema ondulatorio, nei circuiti a corrente alternata (AC). In un circuito CA, la corrente cambia tra una direzione positiva e una negativa nel circuito.
Il fisico britannico Michael Faraday ha dimostrato la potenza delle correnti CC con il generatore elettrico dinamo in 1832, ma non poteva trasmettere la sua potenza su lunghe distanze e le tensioni CC richiedevano complicate circuiti.
Quando il fisico serbo-americano Nikola Tesla creò un motore a induzione utilizzando la corrente alternata nel 1887, dimostrò come fosse facile trasmessi su lunghe distanze e potrebbero essere convertiti tra valori alti e bassi utilizzando trasformatori, un dispositivo utilizzato per cambiare voltaggio. Abbastanza presto, verso la fine del XX secolo le famiglie in tutta l'America iniziarono a interrompere la corrente CC a favore dell'AC.
Al giorno d'oggi i dispositivi elettronici utilizzano sia AC che DC quando appropriato. Le correnti CC vengono utilizzate con i semiconduttori per dispositivi più piccoli che devono essere accesi e spenti solo come laptop e telefoni cellulari. La tensione CA viene trasportata attraverso lunghi cavi prima di essere convertita in CC utilizzando un raddrizzatore o un diodo per alimentare questi apparecchi come lampadine e batterie.