Cosa succede quando le strisce resistive sono collegate in serie?

Ehilà! Come fornitore di strisce di resistenza, ultimamente ho ricevuto molte domande su cosa succede quando le strisce di resistenza sono collegate in serie. Quindi, ho pensato di sedermi e scrivere un post sul blog per condividere alcuni spunti su questo argomento.

Prima di tutto, esaminiamo rapidamente cosa sono le strisce di resistenza. Le strisce di resistenza sono fondamentalmente strisce lunghe e sottili di materiale conduttivo che hanno un valore di resistenza specifico. Sono comunemente utilizzati in una varietà di applicazioni elettriche, come elementi riscaldanti, divisori di tensione e limitatori di corrente.

Ora, quando colleghi le strisce di resistenza in serie, le stai essenzialmente allineando una dopo l'altra in modo che la corrente debba fluire attraverso ciascuna striscia a turno. Ciò ha alcuni effetti chiave sulle caratteristiche elettriche complessive del circuito.

1. La resistenza totale aumenta

La cosa più ovvia che accade quando si collegano le strisce resistive in serie è che la resistenza totale del circuito aumenta. Questo perché la resistenza totale (R_totale) di un circuito in serie è semplicemente la somma delle singole resistenze di ciascun componente. Quindi, se hai tre strisce di resistenza con resistenze R1, R2 e R3, la resistenza totale sarebbe:

R_totale = R1 + R2 + R3

Ad esempio, supponiamo che tu abbia tre strisce di resistenza con resistenze di 10 ohm, 20 ohm e 30 ohm. Collegandoli in serie, la resistenza totale sarebbe:

R_totale = 10 + 20 + 30 = 60 ohm

Questo aumento di resistenza può essere utile nelle applicazioni in cui è necessario limitare la corrente che scorre attraverso un circuito. Aumentando la resistenza totale, è possibile ridurre la quantità di corrente che può passare, il che può aiutare a proteggere i componenti sensibili da eventuali danni.

2. La corrente rimane la stessa

Un'altra cosa importante da notare sui circuiti in serie è che la corrente che scorre attraverso ciascun componente è la stessa. Questo perché c'è un solo percorso in cui la corrente può fluire, quindi deve passare attraverso ciascuna striscia di resistenza a turno.

Secondo la legge di Ohm (V = IR, dove V è la tensione, I è la corrente e R è la resistenza), se la resistenza totale del circuito aumenta e la tensione rimane costante, la corrente diminuirà. Ma all'interno del circuito in serie stesso, la corrente è la stessa in ogni punto.

Quindi, se hai un circuito con un alimentatore da 12 volt e una resistenza totale di 60 ohm (come nel nostro esempio sopra), la corrente che scorre attraverso il circuito sarebbe:

I = V/R_totale = 12/60 = 0,2 amp

E questi 0,2 A di corrente fluirebbero attraverso ciascuna delle tre strisce di resistenza nel circuito in serie.

3. Cadute di tensione su ciascuna striscia

Poiché la corrente è la stessa attraverso ciascuna striscia resistiva in un circuito in serie, la caduta di tensione su ciascuna striscia dipenderà dalla sua resistenza individuale. Secondo la legge di Ohm, la caduta di tensione (V_drop) su un componente è uguale alla corrente che lo attraversa moltiplicata per la sua resistenza (V_drop = I * R).

Quindi, nel nostro esempio con le tre strisce di resistenza (10 ohm, 20 ohm e 30 ohm) e una corrente di 0,2 A, le cadute di tensione su ciascuna striscia sarebbero:

• Per la striscia da 10 ohm: V_drop1 = 0,2 * 10 = 2 volt
• Per la striscia da 20 ohm: V_drop2 = 0,2 * 20 = 4 volt
• Per la striscia da 30 ohm: V_drop3 = 0,2 * 30 = 6 volt

Si noti che la somma delle cadute di tensione su ciascuna striscia è uguale alla tensione totale dell'alimentatore (2 + 4 + 6 = 12 volt). Questa è nota come legge sulla tensione di Kirchhoff, la quale afferma che la somma delle cadute di tensione in un circuito chiuso di un circuito deve essere uguale alla tensione totale applicata al circuito.

Applicazioni delle strisce resistive collegate in serie

Ora che sappiamo cosa succede quando le strisce resistive sono collegate in serie, diamo un'occhiata ad alcune applicazioni pratiche di questa configurazione.

Elementi riscaldanti

Un'applicazione comune delle strisce resistive collegate in serie è negli elementi riscaldanti. Collegando più strisce resistive in serie, è possibile aumentare la resistenza totale dell'elemento riscaldante, che a sua volta aumenta la quantità di calore generato. Questo perché la potenza dissipata da un resistore (P = I^2 * R) è proporzionale al quadrato della corrente e della resistenza. Quindi, aumentando la resistenza, si può aumentare la potenza e quindi la resa termica.

Ad esempio, in un sistema di riscaldamento industriale, potresti usarne diversiCr20Al5strisce di resistenza collegate in serie per ottenere l'effetto di riscaldamento desiderato.

Divisori di tensione

Un'altra applicazione è nei divisori di tensione. Un partitore di tensione è un circuito che divide la tensione di ingresso in tensioni di uscita più piccole e proporzionali. Collegando le strisce di resistenza in serie, è possibile creare un circuito divisore di tensione in cui la tensione di uscita su ciascuna striscia è una frazione della tensione di ingresso, a seconda della sua resistenza.

Ciò è utile nelle applicazioni in cui è necessario fornire diversi livelli di tensione a diversi componenti in un circuito. Ad esempio, in un dispositivo elettronico, potresti utilizzare un partitore di tensione composto daStriscia di resistenza piatta 0Cr25Al5per fornire una tensione inferiore a un particolare componente.

Limitatori di corrente

Come accennato in precedenza, le strisce resistive collegate in serie possono essere utilizzate anche come limitatori di corrente. Aumentando la resistenza totale del circuito, è possibile limitare la quantità di corrente che lo attraversa, il che può aiutare a proteggere i componenti sensibili dai danni dovuti alla sovracorrente.

Ad esempio, in un circuito di alimentazione, potresti utilizzare una serie di0Cr21Al6Nbstrisce di resistenza per limitare la corrente a un livello sicuro.

Scegliere le strisce resistive giuste per il collegamento in serie

Quando si scelgono le strisce resistive per il collegamento in serie, ci sono alcune cose da tenere a mente.

Valore di resistenza

Innanzitutto bisogna considerare il valore di resistenza di ogni striscia. Come abbiamo visto, la resistenza totale del circuito in serie è la somma delle singole resistenze, quindi è necessario scegliere piattine con valori di resistenza adeguati per ottenere la resistenza totale desiderata.

Potenza nominale

È inoltre necessario considerare la potenza nominale di ciascuna striscia. La potenza nominale indica la quantità massima di potenza che la striscia può dissipare in sicurezza senza surriscaldarsi. In un circuito in serie, la potenza dissipata da ciascuna striscia dipenderà dalla sua resistenza e dalla corrente che la attraversa. Pertanto, è necessario assicurarsi che ciascuna striscia abbia una potenza nominale in grado di gestire la potenza che dissiperà nel circuito.

Coefficiente di temperatura

Il coefficiente di temperatura della resistenza è un altro fattore importante da considerare. Questo coefficiente indica come cambia la resistenza della striscia con la temperatura. In alcune applicazioni, potrebbero essere necessarie strisce di resistenza con un coefficiente di temperatura basso per garantire che la resistenza rimanga stabile in un ampio intervallo di temperature.

Conclusione

In conclusione, il collegamento di strisce resistive in serie ha diversi effetti importanti sulle caratteristiche elettriche di un circuito, tra cui un aumento della resistenza totale, una corrente costante in tutto il circuito e cadute di tensione su ciascuna striscia. Questa configurazione ha una varietà di applicazioni pratiche, come negli elementi riscaldanti, divisori di tensione e limitatori di corrente.

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Se sei interessato a saperne di più sulle nostre strisce di resistenza o hai domande sul collegamento in serie, non esitare a contattarmi. Sarò felice di discutere le tue esigenze e aiutarti a trovare la soluzione migliore per il tuo progetto. Iniziamo una conversazione e vediamo come possiamo lavorare insieme per soddisfare le vostre esigenze elettriche!

Riferimenti

• Serway, RA e Jewett, JW (2018). Fisica per scienziati e ingegneri con la fisica moderna. Apprendimento Cengage.
• Horowitz, P. e Hill, W. (2015). L'arte dell'elettronica. Stampa dell'Università di Cambridge.