Reti elettriche

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In questa pagina sono riportate alcune definizioni relative alla reti elettriche.

Nodo

Un nodo è l'intersezione di tre o più conduttori, in contatto elettrico. Spesso, ma non sempre se non esiste il rischio di errate interpretazioni, è indicato da un punto. La figura seguente mostra da sinistra:

(in verde) Un nodo, collegamento di tre fili
(in verde) Un nodo, collegamento di quattro fili
(in rosso) L'intersezione senza contatto elettrico di quattro fili; questo non è un nodo, i due fili non si toccano. SI noti l'assenza del punto che indica il collegamento elettrico
(in blu) Potrebbe esserci qualche dubbio... Il filo verticale deve per forza collegarsi ai due orizzontali, ma manca il punto. In genere è evidente che sia un nodo, ma a mio parere è un disegno da evitare perché genera dubbi
(in blu) Questo non è un nodo, in quanto si incontrano due soli fili. Pur non essendo formalmente errata, questa rappresentazione è da evitare perché genera confusione

Nodi

In genere il punto che indica il nodo è inserito automaticamente quando necessario dai programmi di progettazione di circuiti elettronici (junction).

Se due punti sono collegati direttamente da un filo, senza componenti intermedi, costituiscono un solo nodo. La situazione è ben evidenziata nel seguente circuito in cui i componenti sono collegati esattamente allo stesso modo pur essendo disegnati diversamente. In questo caso in nodi sono due, non quattro come sembrerebbe suggerire lo schema di destra:

Ramo

Un ramo è il percorso che collega due nodi senza diramazioni intermedie, cioè senza passare per altri nodi. La figura seguente mostra tre rami colorato in verde, rosso e blu

Tre rami

In un ramo la corrente è una sola in quanto un flusso di cariche non può che attraversate tutti i componenti ed i fili che costituiscono il ramo. Spesso si esprime questo concetto dicendo che i componenti che appartengono ad un ramo sono in serie.

Maglia

Una maglia è un percorso che, partendo da un punto qualunque del circuito, attraversa fili e componenti e torna al punto di origine. Nella figura seguente sono evidenziate alcune maglie partendo dal punto arbitrario indicato dalla bandiera a scacchi e tornando al punto di partenza. Il verso di percorrenza è arbitrario.

Alcune maglie presenti in un circuito

Le maglie sono spesso molto numerose (mi sembra 13 nel circuito precedente...), ma per fortuna non è necessario contarle tutte.

Il percorso seguito può includere anche circuiti aperti, come nell'esempio seguente:

Una maglia aperta

Bipolo

Un bipolo, come dice il nome, è una rete elettrica, comunque complessa, collegata ad altre reti solo attraverso due poli (o morsetti). Di seguito un generico bipolo costituito a sua volta da quattro bipoli (tre resistori ed un LED). I due morsetti di collegamento sono disegnati a destra:

Bipolo non lineare

Bipolo lineare

Un bipolo o in genere un circuito è lineare se è costituito esclusivamente da componenti lineari, cioè componenti per i quali il legame tra tensione e corrente è una retta; tipici componenti lineari sono i resistori ed i generatori di tensione.

Tipici componenti non lineari sono i LED.

Di seguito un esempio di bipolo lineare:

Bipolo lineare

Generatore ideale di tensione

Questo generatore di tensione presenta ai suoi capi una tensione non legata alla corrente erogata. Di seguito alcuni simboli usati negli schemi:

Simboli di generatori ideali di tensione

Un generatore ideale di tensione si dice indipendente se la tensione che genera non dipende da altre grandezze elettriche (tensioni, correnti, resistenze...) presenti nel circuito.

Annullare un generatore ideale di tensione significa sostituire il generatore con un semplice filo.

Generatore reale di tensione

Questo generatore presenta ai suoi capi una tensione dipendente linearmente dalla corrente erogata, cioè la tensione di uscita non è costante, ma diminuisce quando aumenta la corrente.

È schematizzato da un generatore ideale di tensione (VEQ) in serie ad una resistenza (REQ oppure R_OUT oppure R_O):

La causa della diminuzione della tensione di uscita all'aumento della corrente va ricercata nella caduta di tensione ai capi di REQ.

Un generatore reale di tensione si dice indipendente se la sua tensione VEQ non dipende da altre grandezze elettriche (tensioni, correnti, resistenze...) presenti nel circuito. La tensione di uscita dipende invece dal valore della REQ e della corrente di uscita; si confronti tale definizione con quella relativa al generatore ideale.

Contrariamente al buon senso ed al significato della parole, il termine reale in questo contesto non significa che esiste davvero un oggetto fisico con questo comportamento! Il concetto di generatore reale di tensione rimane un modello... teorico!

Per annullare un generatore reale di tensione occorre sostituire il generatore equivalente con un cortocircuito, lasciano in pratica solo REQ. Si confronti tale definizione con quella del generatore ideale di tensione.

Bipoli equivalenti

Due bipoli sono equivalenti (agli effetti esterni) se il loro comportamento visto attraverso i morsetti (quindi dal di fuori) non permette di distinguerli. Internamente invece due bipoli equivalenti possono avere struttura e comportamento assolutamente diversi.

A volte un bipolo è indicato con il termine black-box in quanto, visto dall'esterno, è indistinguibile da un bipolo ad esso equivalente; cioè non è possibile ricostruire la struttura interna che rimane così nascosta.

Per esempio i seguenti tre bipoli sono evidentemente diversi, ma sono tra di loro equivalenti agli effetti esterni perché, visti dai due morsetti, si comportano esattamente allo stesso modo: come un singolo resistore da 2 kΩ.

Circuiti tra di loro equivalenti agli effetti esteri

Data di creazione di questa pagina: marzo 2022
Ultima modifica: 6 ottobre 2023