Qual è la differenza tra circuiti in serie e in parallelo?

La topologia dei circuiti è una famiglia di concetti affascinante e sorprendentemente accessibile. Oggi esploreremo la differenza tra circuiti in serie e in parallelo.

Cos'è un circuito in serie? Inoltre, cos'è un circuito parallelo? Anche se non ne hai assolutamente idea, possiamo già dirti che probabilmente utilizzi entrambi i tipi di circuiti ogni singolo giorno della tua vita.

Comprendere la differenza tra un circuito in serie e un circuito parallelo: definizione e concetti chiave

Nei termini più semplici possibili: un circuito in serie offre la corrente di elettricità un percorso ideale attraverso il labirinto. Circuiti paralleli, d'altra parte, sono configurati in modo che ci siano due o più percorsi attraverso il circuito in modo che la corrente segua. Questi tipi di circuiti sono considerati "paralleli" perché il percorso di ramificazione della corrente scorre lungo se stesso mentre attraversa contemporaneamente entrambi i circuiti.

Il comportamento di una corrente in un circuito parallelo mentre attraversa un circuito è in gran parte determinato dal fatto che an la corrente elettrica cercherà le aree a più bassa tensione in un dato sistema, occupando queste aree in qualsiasi modo possibile.

Non è esattamente così semplice, ma sarai felice di sapere che ci sono davvero solo poche altre regole coinvolte qui. Cosa determina esattamente il percorso di minor resistenza della corrente?

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Serie contro Circuiti paralleli: cosa sta succedendo a Toledo?

Per visualizzare questo fenomeno, richiameremo alcune parole chiave del vocabolario da tenere a mente:

• Attuale: Energia elettrica, prelevata da una sorgente e vincolata da un condotto.
• Fonte: Da dove viene l'elettricità? Una batteria? Un fulmine?
• Condotto: Qualsiasi cosa sufficientemente conduttiva da attingere elettricità dalla sua fonte. Il filo di rame all'interno del cavo di ricarica del tuo smartphone è un esempio di un condotto elettrico, che conduce la corrente dal tuo computer o da un caricabatterie alla batteria che necessita di una ricarica.
• Circuito chiuso: Una rete elettrica chiusa, in cui la corrente ha un percorso diretto verso la sorgente, formando un anello completo, continuo e ininterrotto.
• Voltaggio: Una misura dell'energia potenziale per unità quando due punti qualsiasi del circuito vengono confrontati tra loro. Questo è il meccanismo mediante il quale la corrente si fa strada attraverso un circuito; l'eccesso di tensione in una parte del sistema scorre verso i punti di tensione inferiore, cercando costantemente l'equilibrio.
• Resistenza: Qualsiasi fattore che inibisce la compensazione della tensione e il flusso. Il silicone è un esempio di materiale isolante altamente resistente utilizzato comunemente nell'elettronica. Il materiale resistente viene utilizzato per dirigere il flusso di elettricità in tutto il circuito e per evitare che fuoriesca dal suo condotto.

Quando si visualizza una corrente elettrica, abbiamo a che fare con il trasferimento di elettroni da atomo ad atomo lungo il condotto. Un oggetto si carica positivamente o negativamente quando ha più elettroni in giro che protoni, che non lasciano l'atomo di propria iniziativa.

Gli elettroni sono la valuta dell'elettricità. Questo trasferimento di elettroni è parte integrante del modo in cui una corrente viene convogliata da ogni atomo del condotto.

In che modo gli elettroni passano attraverso circuiti in serie e in parallelo?

Pensa a tutti questi elettroni che cavalcano i binari del condotto come se fossero minuscole automobili che guidano su un'autostrada in miniatura.

In un circuito chiuso e completo, l'elettricità segue il suo condotto fino a dove finirà per "affondare", cioè, il punto di tensione più bassa disponibile per la corrente, il luogo in cui si sentirà fisicamente più obbligato a andare. L'elettricità attraversa il sistema chiuso in modo ordinato e continuo, la sua tensione totale conservata si distribuisce naturalmente in tutto il sistema, assumendo uno stato quantico specifico.

In un circuito parallelo, invece di viaggiare più e più volte attraverso questo unico percorso ad anello, ci sono "on-rampe" e "off-ramp", snodi di accesso che offrono alla corrente un percorso panoramico alternativo attraverso due o più rami paralleli. Il semplice stato in loop si sta ora distribuendo in modo molto diverso in tutto il circuito.

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Tensione in parallelo: leggi sui circuiti di Kirchhoff

Abbiamo visto circuiti paralleli descritti come simili a vasi sanguigni ramificati in una certa misura. L'intera rete supporta il flusso sanguigno attraverso ogni vena e capillare, raggiungendo ogni angolo del corpo a cui è connesso il sistema.

Il fisico tedesco Gustav Kirchhoff è stato uno dei primi a formalizzare matematicamente l'analisi dei circuiti. È stato in grado di semplificare il comportamento dell'elettricità in un circuito utilizzando due leggi fisiche che vanno di pari passo.

Una corrente che scorre attraverso qualsiasi circuito obbedisce fisicamente a queste leggi, non importa cosa:

1. L'energia che fluisce in un nodo o nell'intersezione di un circuito ramificato sia molto uguale all'energia che ne esce, conservando la carica totale netta del sistema.
2. La somma totale delle differenze elettriche di potenziale netto nell'intero sistema deve essere uguale a zero. I componenti di alimentazione, come le celle delle batterie, contribuiscono a questa somma, alimentando componenti che consumano energia, come resistori o apparecchi come le lampadine.

Entrambi chiariscono esattamente cosa sta governando il comportamento della corrente attraverso un dato circuito. Questo secondo punto, tuttavia, è particolarmente interessante.

In sostanza, questa seconda legge afferma che ogni elettrone che passa attraverso il circuito deve guadagnare esattamente tanta energia quanta ne perde lungo il percorso. Se uno dei due requisiti non viene soddisfatto, il percorso considerato non è un percorso praticabile per il flusso naturale della corrente.

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Esempi di circuiti in serie e in parallelo

L'esempio più comune di tensione in parallelo vs. in serie: luci di Natale. In particolare, le stringhe moderne vs. luci d'epoca.

In origine, le luci di Natale erano messe in serie, una catena di lampadine unidirezionale; se una lampadina si guasta, l'intera cosa si spegne, sia prima che dopo la lampadina bruciata. Il circuito è ora aperto ed è stato effettivamente interrotto.

È una situazione spiacevole, ma non lasciare che questo primo esempio rovini i circuiti in serie per te. Ci sono ancora molte circostanze in cui i circuiti in serie sono, infatti, il tipo appropriato di circuito da scegliere:

• Semplici aggeggi che controllano un solo elettrodomestico, ad esempio le piccole luci a LED di alcuni giocattoli
• Una torcia elettrica o qualsiasi altro semplice dispositivo azionato dalla rotazione di un interruttore
• Un fusibile che protegge un grande elettrodomestico come una lavatrice dalle sovracorrenti; sono collegati in un circuito in serie in modo che la serie si interrompa di conseguenza quando viene attivato il fusibile

Al contrario, i circuiti in parallelo sono progettati per rimanere in funzione in qualsiasi condizione. Ad esempio, le moderne luci natalizie utilizzano un circuito parallelo per prevenire il suddetto sfortunato disastro festivo. Anche se è rimasta solo una lampadina, sarà comunque in grado di brillare.

Altri esempi comuni di circuiti paralleli includono quanto segue:

• I fari delle auto sono cablati in parallelo in modo che un lato rimanga funzionante anche se l'altro lato si guasta
• I sistemi di altoparlanti commerciali utilizzano circuiti paralleli per lo stesso motivo
• I lampioni si affidano alla tensione in parallelo per mantenere illuminata la maggior parte della strada

Né i circuiti paralleli né i circuiti in serie dovrebbero essere visti come "migliori" o "peggiori" dell'altro: entrambi sono incredibilmente utili a modo loro in circostanze diverse. Se sai cosa devi realizzare con il circuito che stai progettando, il lato della recinzione a cui appartieni dovrebbe essere completamente ovvio.

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Nozioni di base sui circuiti: circuiti in parallelo e in serie e perché entrambi sono importanti

L'elettricità è pericolosa. Capire come funzionano i circuiti è un modo per tenerti al sicuro, indipendentemente da ciò in cui ti trovi.

La buona notizia: se sarai in grado di comprendere questi concetti e altri in questo campo, sarai armato e pronto con tutto quello che ti serve sapere per evitare che il tuo progetto ti frigga il corpo vivo come un pollo pepita. Prendilo da qualcuno che è stato lì.

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