Tutti i materiali sono costituiti da atomi e tutti gli atomi sono costituiti da protoni, neutroni ed elettroni. Protoni, hanno una carica elettrica positiva. I neutroni non hanno carica elettrica (cioè sono neutri), mentre gli elettroni hanno una carica elettrica negativa. Gli atomi sono legati insieme da potenti forze di attrazione esistenti tra il nucleo degli atomi e gli elettroni nel suo guscio esterno.
Quando questi protoni, neutroni ed elettroni sono insieme all’interno dell’atomo sono felici e stabili. Ma se li separiamo l “uno dall” altro vogliono riformare e iniziare ad esercitare un potenziale di attrazione chiamato una differenza di potenziale.
Ora se creiamo un circuito chiuso questi elettroni sciolti inizieranno a muoversi e tornare indietro ai protoni a causa della loro attrazione creando un flusso di elettroni. Questo flusso di elettroni è chiamato corrente elettrica. Gli elettroni non fluiscono liberamente attraverso il circuito come il materiale che si muovono attraverso crea una restrizione al flusso di elettroni. Questa restrizione è chiamata resistenza.
Quindi tutti i circuiti elettrici o elettronici di base sono costituiti da tre quantità elettriche separate ma molto correlate chiamate: Tensione, ( v ), Corrente, ( i ) e Resistenza, ( Ω ).
Tensione elettrica
Tensione, (V) è l’energia potenziale di un’alimentazione elettrica immagazzinata sotto forma di una carica elettrica. La tensione può essere pensata come la forza che spinge gli elettroni attraverso un conduttore e maggiore è la tensione maggiore è la sua capacità di “spingere” gli elettroni attraverso un dato circuito. Poiché l’energia ha la capacità di funzionare, questa energia potenziale può essere descritta come il lavoro richiesto in joule per spostare gli elettroni sotto forma di corrente elettrica attorno a un circuito da un punto o nodo all’altro.
Quindi la differenza di tensione tra due punti, connessioni o giunzioni (chiamati nodi) in un circuito è nota come Differenza di potenziale, ( p.d. ) comunemente chiamata Caduta di tensione.
La differenza di potenziale tra due punti è misurata in Volt con il simbolo del circuito V, o minuscolo “v”, anche se l’energia, E minuscolo “e” è talvolta usato per indicare un emf generato (forza elettromotrice). Quindi maggiore è la tensione, maggiore è la pressione (o forza di spinta) e maggiore è la capacità di fare lavoro.
Una sorgente di tensione costante è chiamata tensione continua con una tensione che varia periodicamente nel tempo è chiamata tensione CA. La tensione è misurata in volt, con un volt definito come la pressione elettrica necessaria per forzare una corrente elettrica di un ampere attraverso una resistenza di un Ohm. Le tensioni sono generalmente espresse in Volt con prefissi usati per indicare i sub-multipli della tensione come microvolt ( µV = 10-6 V), millivolt ( MV = 10-3 V) o kilovolt ( kV = 103 V). La tensione può essere positiva o negativa.
Batterie o alimentatori sono per lo più utilizzati per produrre una costante DC (corrente continua) fonte di tensione come 5 v, 12 v, 24 v ecc in circuiti elettronici e sistemi. Mentre A. C. (corrente alternata) le fonti di tensione sono disponibili per la casa domestica e l’alimentazione industriale e l’illuminazione, nonché la trasmissione di potenza. La tensione di rete nel Regno Unito è attualmente di 230 volt a.c. e 110 volt a.c. negli Stati Uniti.
I circuiti elettronici generali funzionano su alimentazioni di batterie CC a bassa tensione comprese tra 1,5 V e 24 V cc Il simbolo del circuito per una sorgente a tensione costante di solito indicato come simbolo della batteria con un segno positivo, + e negativo, – che indica la direzione della polarità. Il simbolo del circuito per una sorgente di tensione alternata è un cerchio con un’onda sinusoidale all’interno.
Simboli di tensione
È possibile creare una semplice relazione tra un serbatoio d’acqua e un’alimentazione di tensione. Più alto è il serbatoio dell’acqua sopra l’uscita maggiore è la pressione dell’acqua come più energia viene rilasciata, maggiore è la tensione maggiore è l’energia potenziale come più elettroni vengono rilasciati.
La tensione è sempre misurata come la differenza tra due punti qualsiasi in un circuito e la tensione tra questi due punti è generalmente indicata come “Caduta di tensione”. Si noti che la tensione può esistere attraverso un circuito senza corrente, ma la corrente non può esistere senza tensione e come tale qualsiasi fonte di tensione se DC o AC ama una condizione di circuito aperto o semi-aperto, ma odia qualsiasi condizione di cortocircuito in quanto ciò può distruggerlo.
Corrente elettrica
Corrente elettrica, (I) è il movimento o il flusso di carica elettrica e viene misurata in Ampere, simbolo i, per intensità). È il flusso continuo e uniforme (chiamato deriva) di elettroni (le particelle negative di un atomo) attorno a un circuito che vengono “spinti” dalla sorgente di tensione. In realtà, gli elettroni fluiscono dal terminale negativo (–ve) al terminale positivo (+ve) dell’alimentazione e per facilitare la comprensione del circuito il flusso di corrente convenzionale presuppone che la corrente fluisca dal terminale positivo a quello negativo.
Generalmente negli schemi elettrici il flusso di corrente attraverso il circuito di solito ha una freccia associata al simbolo, I, o minuscolo i per indicare la direzione effettiva del flusso di corrente. Tuttavia, questa freccia di solito indica la direzione del flusso di corrente convenzionale e non necessariamente la direzione del flusso effettivo.
Flusso di corrente convenzionale
Convenzionalmente questo è il flusso di carica positiva attorno a un circuito, essendo positivo a negativo. Lo schema a sinistra mostra il movimento della carica positiva (fori) attorno a un circuito chiuso che scorre dal terminale positivo della batteria, attraverso il circuito e ritorna al terminale negativo della batteria. Questo flusso di corrente da positivo a negativo è generalmente noto come flusso di corrente convenzionale.
Questa era la convenzione scelta durante la scoperta dell’elettricità in cui si pensava che la direzione della corrente elettrica scorresse in un circuito. Per continuare con questa linea di pensiero, in tutti gli schemi e schemi elettrici, le frecce mostrate sui simboli per componenti come diodi e transistor puntano nella direzione del flusso di corrente convenzionale.
Quindi il flusso di corrente convenzionale dà il flusso di corrente elettrica da positivo a negativo e che è l’opposto nella direzione del flusso effettivo di elettroni.
Flusso di elettroni
Il flusso di elettroni attorno al circuito è opposto alla direzione del flusso di corrente convenzionale da negativo a positivo.La corrente effettiva che scorre in un circuito elettrico è composta da elettroni che fluiscono dal polo negativo della batteria (il catodo) e ritornano al polo positivo (l’anodo) della batteria.
Questo perché la carica su un elettrone è negativa per definizione e quindi è attratta dal terminale positivo. Questo flusso di elettroni è chiamato Flusso di corrente di elettroni. Pertanto, gli elettroni effettivamente fluiscono attorno a un circuito dal terminale negativo al positivo.
Sia il flusso di corrente convenzionale che il flusso di elettroni sono usati da molti libri di testo. In realtà, non fa differenza in che modo la corrente scorre attorno al circuito finché la direzione viene utilizzata in modo coerente. La direzione del flusso di corrente non influisce su ciò che la corrente fa all’interno del circuito. Generalmente è molto più facile capire il flusso di corrente convenzionale – da positivo a negativo.
Nei circuiti elettronici, una sorgente di corrente è un elemento circuitale che fornisce una quantità specificata di corrente, ad esempio 1A, 5A 10 Amp, ecc., con il simbolo del circuito per una sorgente di corrente costante dato come un cerchio con una freccia all’interno che indica la sua direzione.
La corrente è misurata in ampere e un amplificatore o ampere è definito come il numero di elettroni o carica (Q in Coulombs) che passa un certo punto nel circuito in un secondo, (t in secondi).
La corrente elettrica è generalmente espressa in ampere con prefissi usati per indicare micro ampere ( µA = 10-6A ) o milliampere (MA = 10-3A ). Si noti che la corrente elettrica può essere positiva o negativa a seconda della direzione del flusso attorno al circuito.
La corrente che scorre in una singola direzione è chiamata Corrente continua o DC. e la corrente che si alterna avanti e indietro attraverso il circuito è nota come corrente alternata, o AC.. Se la corrente AC o DC scorre solo attraverso un circuito quando una sorgente di tensione è collegata ad esso con il suo “flusso” limitato sia alla resistenza del circuito che alla sorgente di tensione che lo spinge.
Inoltre, poiché le correnti alternate (e le tensioni) sono periodiche e variano nel tempo, il valore “efficace” o “RMS”, (media radice al quadrato) dato come Irms produce la stessa perdita di potenza media equivalente a una corrente CONTINUA Iaverage . Le fonti di corrente sono l’opposto delle fonti di tensione in quanto a loro piacciono le condizioni di circuito corto o chiuso, ma odiano le condizioni di circuito aperto in quanto nessuna corrente fluirà.
Utilizzando il serbatoio di acqua rapporto, corrente è l’equivalente del flusso di acqua attraverso il tubo con il flusso di essere lo stesso in tutto il tubo. Più veloce è il flusso d’acqua maggiore è la corrente. Si noti che la corrente non può esistere senza tensione, quindi qualsiasi fonte di corrente se DC o AC ama una condizione di cortocircuito o semi-cortocircuito, ma odia qualsiasi condizione di circuito aperto in quanto ciò impedisce il flusso.
Resistenza
Resistenza, (R) è la capacità di un materiale di resistere o impedire il flusso di corrente o, più specificamente, il flusso di carica elettrica all’interno di un circuito. L’elemento circuitale che lo fa perfettamente è chiamato “Resistore”.
La resistenza è un elemento circuitale misurato in Ohm, simbolo greco ( Ω, Omega ) con prefissi usati per indicare Kilo-ohm ( kΩ = 103Ω ) e Mega-ohm ( MΩ = 106Ω ). Si noti che la resistenza non può essere negativa in valore solo positivo.
Resistenza Simboli
La quantità di resistenza di un resistore è determinata dal rapporto di corrente attraverso di esso per la tensione su di esso che determina se l’elemento di circuito è un “buon conduttore” – bassa resistenza, o un “cattivo conduttore” – ad alta resistenza. Bassa resistenza, ad esempio 1Ω o meno implica che il circuito è un buon conduttore realizzato con materiali come rame, alluminio o carbonio mentre un’alta resistenza, 1MΩ o più implica che il circuito è un cattivo conduttore realizzato con materiali isolanti come vetro, porcellana o plastica.
Un “semiconduttore” d’altra parte come il silicio o il germanio, è un materiale la cui resistenza è a metà strada tra quella di un buon conduttore e un buon isolante. Da qui il nome “semiconduttore”. I semiconduttori sono usati per fare diodi e transistor ecc.
La resistenza può essere lineare o non lineare, ma mai negativa. La resistenza lineare obbedisce alla legge di Ohm poiché la tensione attraverso il resistore è linearmente proporzionale alla corrente attraverso di esso. Resistenza non lineare, non obbedisce alla legge di Ohm ma ha una caduta di tensione attraverso di essa che è proporzionale a una certa potenza della corrente.
La resistenza è pura e non è influenzata dalla frequenza con l’impedenza AC di una resistenza uguale alla sua resistenza DC e di conseguenza non può essere negativa. Ricorda che la resistenza è sempre positiva e mai negativa.
Un resistore è classificato come un elemento di circuito passivo e come tale non può fornire energia o immagazzinare energia. Invece resistori potenza assorbita che appare come calore e luce. La potenza in una resistenza è sempre positiva indipendentemente dalla polarità della tensione e dalla direzione della corrente.
Per valori di resistenza molto bassi, ad esempio milli-ohm, ( mΩ ) a volte è molto più facile usare il reciproco di resistenza ( 1/R ) piuttosto che la resistenza ( R ) stessa. Il reciproco della resistenza è chiamato Conduttanza, simbolo (G) e rappresenta la capacità di un conduttore o di un dispositivo di condurre l’elettricità.
In altre parole la facilità con cui scorre la corrente. Valori elevati di conduttanza implicano un buon conduttore come il rame mentre valori bassi di conduttanza implicano un cattivo conduttore come il legno. L’unità di misura standard data per la conduttanza è il Siemen, simbolo (I).
L’unità utilizzata per la conduttanza è mho (ohm spelt backward), che è simboleggiata da un segno di Ohm invertito ℧. La potenza può anche essere espressa usando la conduttanza come: p = i2 / G = v2G.
La relazione tra Tensione, ( v ) e Corrente, ( i ) in un circuito di resistenza costante, (R ) produrrebbe una relazione i-v retta con pendenza pari al valore della resistenza come mostrato.
Sommario tensione, corrente e resistenza
Speriamo che ormai si dovrebbe avere qualche idea di come tensione elettrica, corrente e resistenza sono strettamente correlati insieme. La relazione tra Tensione, corrente e Resistenza costituisce la base della legge di Ohm. In un circuito lineare di resistenza fissa, se aumentiamo la tensione, la corrente sale e, allo stesso modo, se diminuiamo la tensione, la corrente scende. Ciò significa che se la tensione è alta la corrente è alta e se la tensione è bassa la corrente è bassa.
Allo stesso modo, se aumentiamo la resistenza, la corrente scende per una data tensione e se diminuiamo la resistenza la corrente sale. Il che significa che se la resistenza è alta corrente è bassa e se la resistenza è bassa corrente è alta.
Quindi possiamo vedere che il flusso di corrente attorno a un circuito è direttamente proporzionale ( ∝ ) alla tensione, ( V causa I ) ma inversamente proporzionale ( 1/∝ ) alla resistenza come, ( R causa I↓ ).
Un riassunto di base delle tre unità è riportato di seguito.
- Tensione o differenza di potenziale è la misura di energia potenziale tra due punti in un circuito ed è comunemente indicato come il suo ” volt drop “.
- Quando una sorgente di tensione è collegata a un circuito ad anello chiuso, la tensione produrrà una corrente che scorre attorno al circuito.
- Nelle sorgenti di tensione CC i simboli + ve (positivo) e-ve (negativo) sono usati per indicare la polarità dell’alimentazione di tensione.
- La tensione è misurata in Volt e ha il simbolo V per la tensione o E per l’energia elettrica.
- Flusso di corrente è una combinazione di flusso di elettroni e foro flusso attraverso un circuito.
- Corrente è il flusso continuo e uniforme di carica intorno al circuito e viene misurata in Ampere o Ampere e ha il simbolo I.
- La corrente è direttamente proporzionale alla tensione (I V V)
- Il valore effettivo (rms) di una corrente alternata ha la stessa perdita di potenza media equivalente a una corrente continua che scorre attraverso un elemento resistivo.
- La resistenza è l’opposizione alla corrente che scorre attorno a un circuito.
- Valori bassi di resistenza implicano un conduttore e valori elevati di resistenza implicano un isolante.
- La corrente è inversamente proporzionale alla resistenza (I 1 / R R)
- La resistenza è misurata in Ohm e ha il simbolo greco Ω o la lettera R.
| Quantity | Symbol | Unit of Measure | Abbreviation |
| Voltage | V or E | Volt | V |
| Current | I | Ampere | A |
| Resistance | R | Ohms | Ω |
In the next tutorial about DC Circuits we will look at Ohms Law which is a mathematical equazione che spiega la relazione tra tensione, corrente e resistenza all’interno dei circuiti elettrici ed è il fondamento dell’elettronica e dell’ingegneria elettrica. La legge di Ohm è definita come: V = I * R.
