Che cos'è la tensione nel circuito in serie: fatti dettagliati

Questo articolo offre una panoramica di Che cos'è la tensione nel circuito in serie, la sua definizione e il calcolo. Il collegamento in serie viene effettuato posizionando due o più resistori uno accanto all'altro in una linea o mantenendo alcuni fili in mezzo.

La tensione è la forza di spinta degli elettroni. Maggiore è la tensione, maggiore è il flusso di elettroni. In un circuito con un resistore e una batteria, la differenza di potenziale ai capi del resistore è la tensione della batteria. Ma se aggiungiamo più resistori in serie, le tensioni ai loro capi cambiano in base alla resistenza equivalente.

Come definiresti la tensione?

La tensione può essere definita come la differenza di energia potenziale elettrica per unità di carica tra due punti. I volt spingono gli elettroni a iniziare a muoversi, spingendo così la corrente attorno a un circuito elettrico.  

All'interno di una batteria si verifica una reazione chimica che genera la tensione. La tensione viene misurata tra due punti e viene solitamente definita "differenza di tensione". È la misura della forza della forza motrice che spinge l'elettricità da un punto all'altro o quanto un elettrone vuole andare in un luogo.

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Che cos'è la tensione nel circuito in serie - lampadine in serie?
Due lampadine in serie ; Credito immagine: ricercare

Che cos'è la tensione nel circuito in serie - Domande frequenti?

Tensione in formula in serie:

Totale tensione in un circuito in serie è il prodotto della corrente e della resistenza equivalente (ottenuta sommando le resistenze degli elementi resistivi nel circuito). Le tensioni delle sole sono calcolate utilizzando la corrente del circuito e la resistenza individuale.

Possiamo anche aggiungere le singole tensioni dei resistori per ottenere la tensione totale.

Vrete = I.Req = V1 + V2 + V3+……Vn

Vn = I.Rn

Dove Vrete è la tensione netta

V1, V2, V3….Vn sono tensioni ai capi singoli resistori

Rn è la resistenza dell'ennesimo resistore

Req è la resistenza equivalente (somma di tutti i valori di resistenza)

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La tensione rimane la stessa nel circuito in serie?

La tensione in un circuito in serie differisce da un resistore all'altro. Ogni volta che la corrente continua a fluire nel circuito, la tensione di rete "cade" attraverso i resistori. Abbiamo già conosciuto il processo per ottenere la tensione individuale.

Pensiamo ad un circuito elettrico collegato ad una batteria da 28V. Le resistenze presenti nel circuito sono rispettivamente di 4 ohm, 8 ohm e 16 ohm. quindi Req= 4+8+16= 28ohm.

Quindi corrente i = Vrete/Req = 1 ampere

Ora, V1 = 4x1 = 4V, V2 = 8x1 = 8V, V3 = 16x1 = 16V. Quindi possiamo vedere chiaramente che i valori di caduta di tensione sono diversi.

Qual è la regola per la tensione in un circuito in serie?

Sappiamo che la tensione in un circuito in serie è l'aggiunta di tutte le singole cadute di tensione attraverso i resistori. Possiamo valutare le cadute di tensione moltiplicando il particolare valore di resistenza per la corrente totale nel circuito.

Le regole generali per la tensione in un circuito in serie sono-

  • La stessa corrente attraversa tutte le resistenze. Pertanto solo se i valori di resistenza sono uguali, il cadute di tensione attraverso di loro sarà uguale. 
  • Le cadute di tensione si sommano a un valore di tensione netta.
  • La tensione di alimentazione è maggiore delle singole cadute di tensione.
Circuito serie RLC
Circuito serie RLC con tensione alternata; “File: Rajz RLC soros.svg” by Zátonyi Sándor, (if.) Fizped è sotto licenza CC BY 3.0

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Perché la tensione viene utilizzata nei circuiti in serie?

La tensione è uno degli elementi principali di un circuito in serie. Agisce come una forza trainante per la corrente. Se non viene fornita tensione a un circuito in serie, non ci sarà flusso di corrente e nessuna utilità del circuito.

La tensione in un circuito può essere paragonata alla pressione in un serbatoio d'acqua. La corrente è analoga al flusso d'acqua. L'acqua presente nel serbatoio equivale alla carica. Quando liberiamo il rubinetto, l'acqua inizia a scorrere. Proprio come la pressione spinge l'acqua, la tensione spinge gli elettroni a fluire nel circuito generando corrente.

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Analogia dell'acqua di resistenza alla tensione di corrente; Crediti immagine: Wikimedia

Perché la tensione è divisa in circuiti in serie?

In un circuito in serie, la corrente passa attraverso ciascun resistore che si oppone al flusso di corrente di quantità diverse (dipende dal valore del resistore). Per questo, per coulomb di carica perde energia sotto forma di calore.

L'energia per unità di carica di Coulomb è nota come caduta di tensione. Per la legge di conservazione dell'energia,

energia totale fornita = energia totale consumata 

Quindi, l'energia totale fornita per unità di coulomb dalla batteria (joule forniti/coulomb = EMF in volt) viene dissipata da ciascuna resistenza generando una perdita di energia di ogni coulomb.

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