Circuito elettrico misto

Spieghiamo cosa è un circuito misto, le sue caratteristiche, parti, simboli e diamo diversi esempi

Cos'è un circuito misto?

Lui Circuito elettrico misto È uno che contiene elementi collegati sia in serie che in parallelo, in modo che, quando si chiude il circuito, in ciascuno di essi si stabiliscono diverse tensioni e correnti.

I circuiti sono progettati con un'ampia varietà di obiettivi e i loro elementi appartengono a due categorie: attività e passività.

Gli elementi attivi del circuito sono generatori o fonti di tensione o corrente, diretta o alternativa. D'altra parte, gli elementi passivi sono la resistenza, i condensatori o i condensatori e le bobine. Sia uno che altri ammettono connessioni in serie e parallele, nonché combinazioni di questi.

La figura superiore mostra, ad esempio, un'associazione mista di resistenze elettriche con una batteria e un interruttore. Resistenza r₁, R₂ e r₃ Sono associati in serie, mentre Resistor₄, R₅ e r₆ Sono collegati in parallelo.

Altre possibili connessioni, diverse dalle associazioni seriali-parallele, sono delta (o triangolo) e stelle, spesso utilizzate nelle macchine elettriche alimentate con corrente alternata.

Caratteristiche di un circuito misto

In generale, si osserva quanto segue in un circuito misto:

• L'alimentazione del circuito può essere tramite un generatore diretto (batteria) o alternativa.
• Si ritiene che i cavi o i cavi che uniscono i diversi elementi non offrano resistenza attuale.
• Sia la tensione che la corrente possono essere costanti o variabili nel tempo. Le lettere maiuscole vengono utilizzate per indicare valori costanti e minuscole quando variabili.
• Nei circuiti misti puramente resistivi, la corrente attraverso le resistenze in serie è la stessa, mentre in resistenze parallele in generale è diversa. Per calcolare la corrente e la tensione attraverso ciascuna resistenza, il circuito è generalmente ridotto a una resistenza unica, chiamata resistenza equivalente o R_Eq .

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Resistenze in serie

Resistenze in parallelo

• Se il circuito è costituito da condensatori N, quando la capacità equivalente C è associata in serie_Eq risultato:

Condensatori in serie

Condensatori paralleli

• Le bobine o gli induttori seguono le stesse regole di associazione della resistenza. Pertanto, quando si desidera ridurre un'associazione di bobine in serie per ottenere l'induttanza equivalente L_Eq, Vengono utilizzate le seguenti formule:

Induttori seriali

Induttori in parallelo

• Per risolvere i circuiti misti con resistori, vengono utilizzate la legge OHM e le leggi di Kirchoff. In semplici circuiti resistivi, la legge di Ohm è sufficiente, ma per reti più complesse è necessaria presente.

Relazione tra tensione e corrente

A seconda dell'elemento circuito, esiste una relazione tra la tensione o la tensione attraverso l'elemento con l'intensità della corrente che passa attraverso di essa:

Resistenza r

La legge di Ohm è usata:

v_R(t) = r ∙ i_R(T)

Condensatore c

Induttanza l

Parti di un circuito misto

In un circuito elettrico si distinguono le seguenti parti:

Nodo

Punto sindacale tra due o più fili conduttivi che collegano alcune passività attive del circuito.

Ramo

Elementi, attivi o passività, che sono tra due nodi consecutivi.

Maglia

La parte chiusa del circuito ha viaggiato senza passare due volte attraverso lo stesso punto. Può o meno avere una tensione o un generatore di corrente.

Leggi o regole di Kirchoff

Le regole di Kirchoff si applicano sia se le correnti e le tensioni sono costanti o se dipendono dal tempo. Sebbene di solito siano chiamate leggi, in realtà sono regole per applicare i principi di conservazione ai circuiti elettrici.

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Prima regola

Stabilisce il principio di conservazione del carico, sottolineando che la somma delle attuali intensità che entrano in un nodo, equivalenti alla somma delle intensità che ne derivano:

∑ i_Entrata = ∑ i_Uscita

Seconda regola

In questa occasione viene stabilito il principio di risparmio energetico, quando afferma che la somma algebrica delle tensioni in una parte chiusa del circuito (mesh) è zero.

∑ vi = 0

Simboli

Per facilitare l'analisi dei circuiti, vengono utilizzati i seguenti simboli:

Esempi di circuiti misti

Esempio 1

Disegna il circuito misto della figura iniziale compatta, usando i simboli sopra descritti.

Risposta

Esempio 2

Nel circuito dell'esempio 1 hai i seguenti valori per resistori e batteria:

R₁ = 50 Ω; R₂ = 100 Ω; R₃ = 75 Ω, r₄ = 24 Ω, r₅ = 48 Ω; R₆ = 48 Ω; ε = 100 V

Per il circuito mostrato, la batteria è considerata ideale, cioè non ha resistenza interna. Di solito le batterie reali hanno una piccola resistenza interna che viene disegnata in serie con la batteria ed è trattata come le altre resistenze nel circuito.

Calcola quanto segue:

• a) La resistenza equivalente del circuito.
• b) il valore della corrente che esce dalla batteria.
• c) le tensioni e le correnti in ciascuna delle resistenze.

Rispondi a

Il primo gruppo di resistenze: R₁ = 50 Ω; R₂ = 100 Ω; R₃ = 75 Ω sono collegati in serie, quindi la resistenza equivalente è r₁₂₃:

R₁₂₃ = R₁ + R₂ + R₃ = 50 Ω + 100 Ω + 75 Ω = 225 Ω

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Per quanto riguarda il gruppo di resistenza R₄ = 24 Ω, r₅ = 48 Ω; R₆ = 48 Ω, sono collegati in parallelo e la formula corrispondente deve essere applicata:

 Il reciproco o inverso del risultato precedente è la resistenza equivalente per il gruppo:

R₄₅₆ = 12 Ω

Il circuito semplificato ottenuto è mostrato nel grafico seguente, costituito da due resistenze in serie con la batteria o la batteria. Queste due resistenze vengono aggiunte per trovare la resistenza equivalente del circuito R originale_Eq:

R_Eq= 225 Ω + 12 Ω = 237 Ω

Risposta b

La corrente che lascia la batteria (per convenzione è sempre disegnata dal polo positivo) viene calcolata con il circuito semplificato, che consiste nella resistenza equivalente R_Eq In serie con la batteria, a cui viene applicata la legge di Ohm:

ε = i · r

I = ε / r = 100 V / 237 ω = 0.422 a

Risposta c

Tensioni e correnti in ciascuna delle resistenze SA calcola per legge di Ohm. La prima cosa che si osserva è che la corrente che esce dalla batteria attraversa totalmente le resistenze r₁ , R₂ e r₃ E invece, è diviso attraversando R₄ , R₅ e r₆.

Le tensioni v₁, V₂ e v₃ Sono:

V₁  = 0.422 A × 50 Ω = 21.1 v
V₂  = 0.422 A × 100 Ω = 42.2 v
V₃  = 0.422 A × 75 Ω = 31.7 v

Da parte sua, Voltajes V₄, V₅ e v₆ Hanno lo stesso valore, poiché le resistenze sono in parallelo:

V₄ = V₅ = V₆ = 0.422 A × 12 Ω = 5.06 v

E le rispettive correnti sono:

Yo₄ = 5.06 V / 24 Ω = 0.211 a

Yo₅ = I₆ = 5.06 V / 48 Ω = 0.105 a

Nota che aggiungendo i₄, Yo₅ e io₆ La corrente totale che esce dalla batteria si ottiene di nuovo.