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Calcolo della differenza di potenziale

Esercizio riguardante il calcolo della differenza di potenziale

Nel circuito mostrato in figura:

E1 = 4 V

E2 = 1 V

R1 = R2 = 10 Ω

R3 = 5 Ω

Calcolare la ddp tra i punti a e b.

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Svolgimento

Nel circuito presentato dal problema sono presenti due generatori di tensione E1 ed E2 e tre resistenze.

E1 ed R1 sono collegati in serie, così come E2 ed R2.

La richiesta del problema è quella di scrivere la ddp ai capi di R2 ovvero tra i punti a e b.

Il circuito è composto da due maglie e da due nodi.

Schematizziamo tensioni e correnti per ogni elemento circuitale:

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Scriviamo le leggi di Kirchhoff per ogni maglia e per ogni nodo:

E1 - V1 + V3 = 0

E2 + V2 + V3 = 0

i1 + i3 = i2

Applichiamo la prima legge di Ohm alle resistenze:

V1 = i1 · R1

V2 = i2 · R2

V3 = i3 · R3

Allora possiamo riscrivere

E1 - V1 + V3 = 0

come

E1 - i1 · R1 + i3 · R3 = 0

Posta a sistema con:

E2 + V2 + V3 = 0

E2 + i2 · R2 + i3 · R3 = 0

ed

i1 + i3 = i2

rappresenta un sistema di tre equazioni in 3 incognite i1, i2 ed i3.

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Procediamo alla risoluzione del sistema:

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Uguagliamo i membri delle prime due equazioni:

-4 + i1 · 10 = -1 - i2 · 10

10 · i1 = 3 - 10 · i2

i1 = 3/10 - i2 (*)

Ora dalla seconda ricaviamo l'espressione per i3:

i3 = -⅕ - 2 · i2 (**)

Sostituiamo la (*) e la (**) nella terza equazione:

i1 + i3 = i2

3/10 - i2 - ⅕ - 2 · i2 = i2

i2 + i2 + 2 · i2 = 3/10 - ⅕

4 · i2 = ⅒

i2 = 1/40 A = 0,025 A

Da i2 ricaviamo le altre due correnti:

i1 = 3/10 - i2 = 3/10 - 1/40 = 11/40 A = 0,275 A

i3 = -⅕ - 2 · i2 = -⅕ - 2 · 1/40 = -⅕ - 1/20 = -5/20 A = - 0,25 A

Segue dunque che:

Vab = R2 · i2 = 10 · 0,025 = 0,25 V

Link correlati:

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Collegamento di resistenze in parallelo

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