Circuiti con lampadine in serie e in parallelo. Curve

Circuiti con lampadine in serie e in parallelo. Curve caratteristiche. Legge di Stefan
Fisica 2 con laboratorio(Balzano - Festa)
1) Fase esplorativa : Batterie e lampadine
Realizzare un circuito con una batteria e una lampadina. Provare configurazioni con 2 batterie in serie/parallelo, 2
lampadine in serie/parallelo; cosa si osserva ? Indicare i valori nominali delle lampadine e delle batterie utilizzate.
Valori nominali di alcune lampadine utilizzate
Tensione Corrente Potenza Resistenza
V
mA
W

3,5
200
0,7
18
6,0
300
1,8
20
12
165
2,0
73
24
83
2,0
0,29
Batteria Modello 3R12 (tre pile di zinco-carbone di 1,5 V in serie) con valore nominale di tensione pari a 4,5V. La
resistenza interna di una pila varia durante la sua vita utile e diminuisce al crescere della corrente che l'attraversa.
2) Misure con il tester analogico
esempi
AMPEROMETRO
IN SERIE!
Fondo Scala 500mA; I=(10 ± 5) mA
VOLTMETRO
IN PARALLELO !
Fondo Scala 50 V
V=(1,0 ± 0,5) V
Descrivere anche attraverso schemi i circuiti realizzati con l’introduzione del tester. Correlare le osservazioni
qualitative della fase esplorativa alle misure effettuate di corrente, tensione, resistenza e potenza. L’ amperometro ha
una resistenza interna che dipende dalla portata. Il voltmetro ha una resistenza interna pari a 20k /V (fondo scala).
Esprimere le misure con i relativi errori (massimi) tenendo conto della propagazione degli errori.
SERIE
PARALLELO
3) Curva caratteristica del filame nto di tungsteno della lampadina e legge di Stefan
La temperatura del filamento di tungsteno di una lampadina aumenta all'aumentare della d.d.p. ai suoi capi e quindi la
curva caratteristica corrente-tensione non sarà lineare (così come avviene in laboratorio per i comuni resistori ad
impasto). Il tungsteno (Wolframio) elemento metallico di simbolo W e numero atomico 74, appartiene agli elementi di
transizione della tavola periodica, ed è l'elemento con il più alto punto di fusione. Fonde a 3410 °C e bolle a circa
5927 °C.
Il filamento della lampadina emette radiazione elettromagnetica. La potenza di emissione dipende dalla quarta potenza
della temperatura assoluta del corpo (filamento) secondo la legge di Stefan-Boltzmann
P = e σA (in watt)
e = emissività della superficie, compresa tra 0 e 1 (corpo nero perfetto); σ = costante di Stefan-Boltzmann pari a circa
5,7 10-8 W/m2 K4 ; A = area della superficie emittente; T = temperatura assoluta espressa in gradi Kelvin;
relazione resistività-temperatura per alcuni metalli