Il collegamento in serie è un concetto fondamentale nell'elettronica, che permette di connettere più componenti elettronici uno dopo l'altro, in modo che il flusso di corrente attraversi tutti i componenti nello stesso percorso.
Scopri come funziona e quali sono le sue applicazioni principali.
Quando due o più elementi di un circuito vengono attraversati successivamente dalla stessa corrente (I) si dicono collegati in serie (in serie tra di loro).
Nel circuito della Fig. 1 la corrente I fornita dalla batteria, dopo aver attraversato il resistore R, deve attraversare la lampada L1 e poi la lampada L2 per poter giungere al punto B (-) della batteria.
In questo caso la lampada L1 e la lampada L2 sono collegati in serie.
La stessa cosa accade se ad un circuito aggiungiamo due resistori.
In un circuito si ricorre al collegamento in serie di due o più resistori quando si deve ottenere una tensione più bassa di quella fornita dalla linea di alimentazione.
In questo caso (Fig. 2) la resistenza del circuito è maggiore di quella che si avrebbe se nel circuito vi fosse un solo resistore in quanto la corrente (I) oltre ad essere ostacolata dal primo resistore (R1) incontra anche l'ostacolo del secondo resistore (R2) collegato in serie. Pertanto la resistenza complessiva che il circuito oppone si ottiene sommando il valore della resistenza dei due resistori.
La tensione fornita dalla pila deve suddividersi tra i due resistori.
Ai capi del resistore R1 la tensione è diversa da quella presente ai capi del resistore R2. La somma di queste due tensioni è uguale al valore della tensione fornita dalla linea di alimentazione.
V = V1 + V2
V = V1+V2
Resistenza totale = R1 + R2 = 10Ω + 20Ω = 30Ω
Per ricavare il valore della corrente I che circola nei due resistori R1 ed R2 si applica la legge di Ohm:
I = V / R
quindi:
I = 12V / 30Ω = 0,4A
La legge di Ohm si applica anche per quanto riguarda la tensione presente ai capi del primo resistore (R1) e la tensione presente ai capi del secondo resistore (R2):
V = R x I
Calcolo tensione presente ai capi del primo resistore R1:
V1 = R1 x I = 10Ω x 0,4A = 4V
Calcolo tensione presente ai capi del secondo resistore R2:
V2 = R2 xI = 20Ω x 0,4A = 8V
Sommando il valore delle due tensioni ottenute, V1 e V2, si otterrà la tensione della linea di alimentazione (batteria 12V):
V1 + V2 = 4V + 8V = 12V
Supponiamo di avere una tensione da 12V e di dover alimentare una lampadina funzionante a 6V e che abbia un assorbimento di corrente di 0,03A.
La lampadina non potrà essere collegata direttamente alla tensione da 12V perchè si brucerebbe all'istante.
Per un corretto funzionamento, nel circuito, si deve collegare un resistore e dovrà essere collegato in serie alla lampadina.
l valore del resistore R dovrà essere scelto in modo che ai suoi capi vi siano i 6V in più forniti dalla linea di alimentazione (batteria 12V):
V1 = V - V2 = 12V - 6V = 6V
quindi:
R = V1 / I = 6V / 0,03A = 200Ω
In questo caso la tensione che si ha ai capi del resistore R, collegato in serie alla lampadina, viene chiamata caduta di tensione e il resistore denominato resistore di caduta poichè fa cadere ai suoi capi una parte della tensione della linea di alimentazione permettendo così di applicare alla lampadina la giusta tensione.
Esempio di pile collegate in serie
Il collegamento in serie di due o più pile si effettua collegando il polo positivo (+) di una al polo negativo (-) dell'altra.
Si ricorre al collegamento in serie delle pile quando occorre una tensione maggiore.
Nel circuito Fig. 7 ciascuna pila ha una forza elettromotrice di 1,5V. La forza elettromotrice di una pila è la tensione presente tra i suoi poli quando la pila non fornisce corrente, cioè quando non è collegata al circuito.
Come la tensione anche la forza elettromotrice si misura in Volt (V).
Tra i punti B e A, come pure tra i punti C e B, esiste una differenza di potenziale di 1,5V.
Il punto B ha un potenziale elettrico superiore di 1,5V rispetto al punto A, mentre il punto C ha un potenziale elettrico superiore di 1,5V rispetto al punto B.
Inoltre il potenziale del punto C sarà superiore di 3V rispetto al punto A.
Agli estremi della pila, tra i punti C e A c'è una differenza di potenziale di 3V pari alla somma delle differenze di potenziale che si hanno tra i poli di ciascuna pila, quindi collegando in serie più pile si ottiene una forza elettromotrice complessiva uguale alla somma della forza elettromotrice di ciascuna pila.
