In questa attività misureremo tensioni e correnti in un semplice circuito contenete tre resistori ed un diodo, verificando i due principi di Kirchhoff. Il circuito che useremo:
Il valore delle resistenze R1 ed R2 deve essere compreso tra 1 kΩ e 5 kΩ, R3 deve essere un poco più grande. Come diodo D1 va bene un 1N4148, un 1N4001 oppure un altro diodo, anche ad emissione di luce (LED). Infine, la tensione erogata dal generatore dovrà essere compresa tra 3 V e 12 V.
La resistenza di un resistore è riconoscibile dal codice dei colori.
Anodo (A) e catodo (K) di un diodo sono riconoscibili, a seconda del tipo, da una striscia di diverso colore o dal piedino più lungo:
Le prove verranno fatte utilizzando tre diversi strumenti:
Nel realizzare il circuito con questi tre diversi strumenti occorrerà utilizzare, nel limite del possibile, gli stessi componenti in modo da rendere confrontabili i risultati.
Innanzitutto occorre disegnare il verso delle tensioni e delle correnti presenti nel circuito, secondo le indicazioni note. Uno dei tanti possibili esiti di questa attività preliminare potrebbe essere quanto riportato in apertura di questa pagina.
Si noti come il nome di correnti e tensioni è stato scelto in modo coerente con il nome dei componenti interessati. Per esempio la corrente in R2 è indicata come I2 (nota 2) e la tensione ai capi del diodo è indicata come VD.
Scrivere quindi le equazioni che derivano dai principi di Kirchhoff. Per esempio possiamo scrivere, tra le tante possibili, le seguenti due equazioni:
Scivere l'equazione all'altro nodo (anche se...) e alle altre due maglie (nota 1).
Dopo aver realizzato il circuito su breadboard verifichiamo i principi di Kirchhoff.
Procediamo alla misura di tutte le cinque tensioni indicate nello schema. La misura delle tensioni è immediata usando un multimetro impostato come voltmetro: è sufficiente collegare il puntale rosso in corrispondenza della "punta" della freccia che indica la tensione ed il puntale nero in corrispondenza della "coda".
Infine: verificare che le tre equazioni alle maglie siano verificate. Se questo non avviene significa che almeno una delle equazioni scritte oppure almeno una delle misure effettuare è errata (nota 3).
Procediamo alla misura di tutte e tre le correnti indicate nello schema. La misura della corrente è più complessa di quella della tensione; la procedura non consigliata è la seguente:
Purtroppo la misura della corrente secondo questa procedura porta con sé molti problemi:
Per queste ragioni si preferisce misurare la corrente in modo indiretto (procedura consigliata):
Dopo aver effettuato le misure verificare che le equazioni ai nodi siano verificate. Se questo non avviene significa che almeno una delle equazioni scritte oppure almeno una delle misure effettuare è errata (nota 4).
Trovate a fondo pagina una possibile scheda per la raccolta e la verifica dei dati.
La procedura qui descritta è identica alla realizzazione fisica, ma fatta utilizzando https://www.tinkercad.com. Di seguito un esempio dove è mostrata la misura della tensione VD, ai capi del diodo:
Come nel circuito reale, è importante misurare con le necessarie convenzioni di segno le tensioni: puntale rosso del multimetro in corrispondenza della "punta" della freccia disegnata sullo schema, puntale nero in corrispondenza della "coda". Per i dettagli leggere quanto già descritto.
Ed anche in questo caso potrebbe essere scomodo misurare direttamente le correnti... Meglio ricavarla applicando la legge di Ohm ai vari resistori presenti. Per i dettagli leggere quanto già descritto.
Inserire in una tabella il valore delle tre correnti e delle cinque tensioni misurate. Anche in questo caso, prima di proseguire, occorre verificare il rispetto delle equazioni sopra indicate, le tre alle maglie e le due ai nodi.
Trovate a fondo pagina una possibile scheda per la raccolta e la verifica dei dati.
Come ulteriori attività è possibile:
In tutti i casi verificare che entrambi i principi di Kirchhoff sono rispettati.
Data di creazione di questa pagina: gennaio 2021
Ultima modifica: 14 gennaio 2021
Tornare a scuola - Versione 0.993 - Aprile 2021
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