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Due resistenze in parallelo ed una in serie

Esercizio su due resistenze in parallelo ed una in serie

Un circuito elettrico è costituito da due resistenze poste in parallelo tra di loro rispettivamente di 10 Ω e 20 Ω ed a loro volte poste in serie ad una resistenza da 5 Ω.

Se la differenza di potenziale tra i punti A e B del circuito vale 4,5 V, calcolare:

1) la resistenza equivalente del circuito;

2) la corrente che circola in ogni resistore;

3) la potenza dissipata da ognuno di essi;

4) la potenza dissipata in generale dal circuito.

Il circuito elettrico può essere rappresentato nel seguente modo:

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Svolgimento

Scriviamo anzitutto i dati a nostra disposizione:

R1 = 10 Ω

R2 = 20 Ω

R3 = 5 Ω

VAB = 4,5 V

Cominciamo col calcolare la resistenza equivalente del circuito.

Il parallelo tra R1 e R2 è equivalente ad un'unica resistenza R12 pari a:

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Mentre la resistenza equivalente del circuito, considerate le resistenze R3 ed R12 in serie è data da:

Req = R3 + R12 = 5 + 6,67 = 11,67 Ω

Dunque la resistenza equivalente del circuito vale 11,67 Ω.

Ora consideriamo il parallelo tra i punti A e B del circuito.

Per la seconda legge di Kirchhoff, possiamo concludere che le due resistenze, essendo collegate in parallelo, avranno la stessa tensione:

VAB = V1 = V2 = 4,5 V

Per cui, per la prima legge di Ohm, considerata la loro resistenza equivalente R12, avremo che la corrente che circola in essa è pari a:

i12 = VAB / R12 = 4,5 / 6,67 = 0,675 A

Per la prima legge di Kirchhoff, sappiamo che:

i12 = i1 + i2

e sempre per la prima legge di Ohm:

i1 = V1 / R1 = 4,5 / 10 = 0,45 A

mentre

i2 = i12 - i1 = 0,675 - 0,45 = 0,225 A

La corrente che scorre in R3 è pari alla stessa che entra nel parallelo:

i3 = i12 = 0,675 A

Per calcolare la potenza dissipata da ogni resistore:

P1 = V1 · i1 = 4,5 · 0,45 = 2 W

P2 = V2 · i2 = 4,5 · 0,225 = 1 W

P3 = R3 · i32 = 5 · 0,6752 = 2,3 W

La potenza dissipata dal circuito totale è invece:

Ptot = Req · i2

In cui la corrente i che scorre nel circuito è quella che scorre nella resistenza 3:

Ptot = 11,67 · 0,6752 = 5,3 W

Ovviamente la potenza totale era calcolabile anche come somma di P1, P2 e P3.

In definitiva dunque:

  • la resistenza equivalente del circuito vale 11,67 Ω;
  • le intensità di corrente che scorrono all'interno di ogni resistenza valgono rispettivamente 0,45 A, 0,225 A e 0,675 A;
  • le potenze dissipate da ciascun resistore: 1 W, 2 W e 2,3 W;
  • la potenza dissipata complessivamente dal circuito 5,3 W.

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