Circuiti in serie e circuiti in parallelo
Serie e parallelo sono i due modi fondamentali di collegare componenti elettrici. Imparare a riconoscerli permette di capire come si distribuiscono corrente e tensione e di calcolare la resistenza equivalente di circuiti semplici e misti.
Come riconoscere serie e parallelo
🔗 Collegamento in serie
- I componenti sono attraversati dalla stessa corrente.
- Esiste un solo percorso per la corrente.
- Le cadute di tensione si distribuiscono tra i componenti.
🌿 Collegamento in parallelo
- I componenti condividono gli stessi due nodi.
- Hanno la stessa tensione ai loro capi.
- La corrente si divide tra i vari rami.
Parallelo = stessa tensione.
Nodi e percorsi della corrente
Un nodo è un insieme di punti collegati elettricamente tra loro senza componenti intermedi. Tutti i punti dello stesso nodo hanno, idealmente, lo stesso potenziale elettrico.
Nei punti in cui il circuito si ramifica, la corrente può dividersi in più percorsi. Quando i rami si ricongiungono, le correnti tornano a sommarsi.
Circuiti in serie
Due o più componenti sono in serie quando sono collegati lungo lo stesso percorso e vengono attraversati dalla stessa corrente.
In un circuito con R1, R2 e R3 in serie esiste un solo percorso: la corrente attraversa R1, poi R2, poi R3 e infine ritorna alla sorgente.
Circuiti in parallelo
Due componenti sono in parallelo quando entrambi i loro terminali sono collegati agli stessi due nodi.
In questo caso la corrente può percorrere più rami distinti. Ogni resistore è sottoposto alla stessa tensione della sorgente, mentre la corrente totale è la somma delle correnti dei singoli rami.
Serie e parallelo a confronto
| Caratteristica | Serie | Parallelo |
|---|---|---|
| Corrente | Uguale in tutti i componenti | Si divide tra i rami |
| Tensione | Si divide tra i componenti | Uguale su ogni ramo |
| Percorsi | Uno solo | Due o più |
| Resistenza equivalente | Aumenta sommando resistori | Diventa minore del resistore più piccolo |
| Guasto aperto | Può interrompere tutto il circuito | Gli altri rami possono continuare a funzionare |
Resistenze in serie: resistenza equivalente
Per resistenze collegate in serie, la resistenza equivalente è semplicemente la somma di tutti i valori.
I = 10 V / 20 kΩ = 0,5 mA.
Resistenze in parallelo: resistenza equivalente
Nel parallelo aumentano i percorsi disponibili per la corrente. Per questo la resistenza equivalente risulta sempre inferiore alla più piccola delle resistenze presenti.
Per due sole resistenze possiamo utilizzare una formula più rapida:
RT = 5 kΩ
RT = (10 × 20) / (10 + 20) = 6,67 kΩ
Circuiti misti serie-parallelo
Nella pratica moltissimi circuiti contengono contemporaneamente collegamenti in serie e in parallelo. Il metodo più semplice è ridurre il circuito un blocco alla volta.
Nell’esempio, R2 e R3 sono in parallelo tra loro, mentre R1 è in serie con la loro resistenza equivalente.
R23 = 1 kΩ.
Poi sommiamo R1:
RT = 1 kΩ + 1 kΩ = 2 kΩ.
Condensatori in serie e parallelo
Per i condensatori le regole sono, dal punto di vista matematico, l’opposto di quelle usate per le resistenze.
Condensatori in serie
Si usa la relazione reciproca:
1/CT = 1/C1 + 1/C2 + …
Due condensatori identici da 10 µF in serie equivalgono a 5 µF.
Condensatori in parallelo
Le capacità si sommano direttamente:
CT = C1 + C2 + …
Due condensatori da 100 µF in parallelo equivalgono a 200 µF.
Induttori in serie e parallelo
Se possiamo trascurare l’accoppiamento magnetico reciproco, gli induttori seguono regole analoghe alle resistenze:
- Serie: LT = L1 + L2 + …
- Parallelo: 1/LT = 1/L1 + 1/L2 + …
Esperimenti pratici con il multimetro
Esperimento 1 · Resistenze in serie
- Misura una singola resistenza da 10 kΩ.
- Aggiungine una seconda in serie.
- Misura nuovamente: dovresti leggere circa 20 kΩ.
- Continua con tre, quattro e cinque resistenze.
Esperimento 2 · Resistenze in parallelo
Collegando resistori identici da 10 kΩ in parallelo dovresti misurare circa:
- 2 resistori → 5 kΩ
- 3 resistori → 3,33 kΩ
- 4 resistori → 2,5 kΩ
- 5 resistori → 2 kΩ
