Circuito elettrico
Lo studio di un circuito elettrico, ovvero delle proprietà relative alla corrente elettrica che vi fluisce
ed ai componenti che costituiscono il circuito (conduttori, resistenze, interruttori, generatori etc.)
può essere paragonato, con le dovute differenze, allo studio di un circuito idraulico, ovvero al flusso
di un fluido attraverso condutture.
Di un circuito elettrico, infatti, possiamo facilmente apprezzarne gli effetti, come l'accensione di
una lampadina o di un elettrodomestico, il riscaldamento di un elemento (es. la stessa lampadina, un
alimentatore, un asciugacapelli, etc.)
Comprendere le cause richiede invece allo studente una minima capacità di astrazione.
L'analogia idraulica può essere utile per semplificare questo compito di astrazione e per
comprendere meglio alcune proprietà relative alla corrente ed ai componenti di un circuito elettrico.
Si può paragonare la corrente elettrica, generata dal movimento di portatori di carica elettrica
(elettroni) in materiali conduttori, al flusso di un liquido attraverso un tubo.
Consideriamo due serbatoi contenenti un liquido (es. acqua), collegati tramite un tubo.
Per fare scorrere l'acqua nel tubo occorre che il liquido si trovi a livelli diversi nei serbatoi, in modo
che un volume d'acqua posto ai due livelli abbia una differenza di energia potenziale.
La differenza di livello esistente fra due serbatoi genera una flusso del liquido nel momento in cui
li colleghiamo tramite una conduttura. Questo flusso tende ad annullare nel tempo il dislivello
iniziale, finché il liquido non scorre più raggiunte le condizioni di equilibrio (dislivello nullo).
Per mantenere la corrente del liquido, occorre che sia ripristinato il dislivello,
compito svolto da una pompa idraulica.
La pompa toglie l'acqua dove il livello è basso e la trasporta dove il livello è alto,mantenendo
costante il dislivello che causa il flusso del liquido. Per svolgere tale compito, la pompa deve fornire
la necessaria energia (pressione). Tanto maggiore è il dislivello da mantenere fra i due serbatoi,
tanto maggiore sarà l’energia che deve fornire la pompa.
In modo simile, la differenza di potenziale elettrico (o tensione) genera una
corrente elettrica. Man mano che fluisce, la corrente tende ad annullare la differenza di potenziale
iniziale, a meno che non intervenga un componente con compito analogo a quello della pompa
idraulica. Tale compito è svolto da una pila (attraverso un processo un processo chimico) o più in
generale da un generatore di tensione elettrico, un dispositivo che consente di mantenere ai suoi
capi una differenza di potenziale costante e quindi un flusso di corrente(movimento di cariche )
all’interno del circuito.
Proviamo ora a prendere un po' di confidenza con i circuiti elettrci costruendone alcuni di semplici.
Costruzione di un circuito elettrico semplice
MATERIALE:
-Piastra a molle
-Nodi a croce
-Porta lampada con lampada (L )
-Interruttore (I)
-Pila da 1,5 V e 3 V (2 da 1,5 V in serie) o eventualmente alimentatore con analoga differenza di
potenziale
ESECUZIONE:
Si monta il circuito come nella figura e si chiude il circuito schiacciando l'interruttore.
OSSERVAZIONI
Cosa cambia se si passa da 1,5 V a 3V?
Quale è per convenzione il verso della corrente?
Cambia qualcosa se si s'invertono interruttore e lampadina?
CONCLUSIONE:
Conduttori o isolanti
MATERIALE:
-Pila da 1,5 V e 3 V (2 da 1,5 V in serie) o eventualmente alimentatore con analoga differenza di
potenziale
-Piastra a molle
-Nodi a croce
-Porta lampada con lampada (L )
-Interruttore (I)
-Piastre di allumino, ottone, legno polistirolo, pertinax, vetro acrilico (C)
ESECUZIONE:
Si monta il circuito come nella figura.
Inserendo volta per volta le diverse piastre e all’accensione della lampada si comprende se il
materiale inserito è un conduttore o un isolante.
TABELLA:
MATERIALE
alluminio
ottone
legno
polistirolo
pertinax
Vetro acrilico
CONDUTTORE
ISOLANTE
CONCLUSIONE:
I materiali alluminio e ottone sono conduttori, le materie sintetiche polistirolo, pertinax e vetro
acrilico sono isolanti.
Deviatore e 2 lampadine
MATERIALI:
-Pila da 1,5 V e 3 V (2 da 1,5 V in serie) o eventualmente alimentatore con analoga differenza di
potenziale
-Piastra a molle
-Nodi a croce
-2 porta lampada con lampade (L1 e L2 )
-Deviatore (D)
-Interruttore (I)
ESECUZIONE:
Si monta il circuito come nella figura,si sposta la levetta del commutatore prima nella parte 1 e poi
nella parte 2
CONCLUSIONE:
A seconda della posizione dell’interruttore si accende o la prima lampadina o la seconda.
I commutatori sono impiegati ad esempio per le posizioni dei semafori, oppure nelle anticamere per
indicare “attendere per favore”.
2 deviatori e una lampadina
MATERIALE:
-Pila da 1,5 V e 3 V (2 da 1,5 V in serie) o eventualmente alimentatore con analoga differenza di
potenziale
-Piastra a molle
-Interruttore (I)
-Nodi a croce
-1 porta lampada con lampada (L )
-Deviatori (D1 e D2)
ESECUZIONE:
Si monta il circuito come nella figura si spostano le levette dei deviatori.
CONCLUSIONE:
Lo scopo dell’esperimento è quello di riuscire accendere e spegnere una luce da 2 punti distinti .
Lo schema utilizzato è lo stesso degli interruttori di casa, come possiamo vedere nelle immagini
