Il circuito elettrico
Cos'è un circuito elettrico
Un circuito elettrico è composto da elementi elettrici collegati fra loro.
Nella forma più semplice un circuito elettrico è composto da un generatore e un utilizzatore collegati tra loro da una linea elettrica.
La funzione del circuito è trasmettere potenza dal generatore elettrico, dove viene prodotta, all'utilizzatore elettrico.
Tipi di elementi
Esistono due tipi di componenti del circuito
- Elementi attivi
Gli elementi attivi erogano energia. Ad esempio, i generatori, le batterie, gli amplificatori operazionali. - Elementi passivi
Gli elementi passivi non erogano energia. Ad esempio, i resistori, i condensatori, i diodi, ecc.
L'analisi del circuito
L'analisi del circuito determina la tensione e la corrente che attraversano gli elementi.
La differenza tra rete e circuito elettrico
Spesso i due termini sono comunque usati come sinonimi. Tuttavia, indicano due concetti diversi:
- Rete
Una rete è l'interconnessione degli elementi elettrici. - Circuito elettrico
Un circuito elettrico è una rete in cui esiste uno o più percorsi chiusi.
Pertanto, il circuito è una particolare tipologia di rete.
Rami, nodi e maglie del circuito elettrico
La topologia di un circuito elettrico è composta di rami, nodi e maglie.
- I rami
Un ramo ( branch ) del circuito è un singolo elemento. Può trattarsi di un resistore, un generatore, ecc. Ad esempio, in questo circuito sono presenti tre rami, un generatore, un resistore e un condensatore.
- I nodi
Un nodo ( node ) è il punto di connessione tra due o più rami. Nel circuito è indicato con un punto. Ad esempio in questo circuito sono presenti tre nodi.
In alcuni testi si parla di "nodo" per intendere un punto in cui ci siano almeno tre conduttori (e non due). In questi casi, il punto dove si incontrano solo due componenti è detto giunzione. Nonostante queste differenze, è pratica comune riferirsi a qualsiasi punto di connessione tra due o più componenti del circuito come un nodo.Nota. Due nodi collegati tra loro da un filo in corto circuito senza nessun elemento in mezzo (conduttori perfetti) formano un solo nodo.
- Le maglie
Una maglia (loop) è un percorso chiuso che parte da un nodo, passa attraverso una sequenza di nodi intermedi e torna al nodo di partenza, senza passare in ogni nodo per più di una volta. Ad esempio, in questo circuito il percorso abca è una maglia. Il percorso bcb è un'altra maglia.
Nota. Una maglia è detta indipendente se contiene almeno un ramo che non è contenuto anche in altre maglie.
Teorema fondamentale della topologia delle reti
Secondo il teorema fondamentale della topologia delle reti, è una rete con n nodi e m maglie indipendenti ha m-n-1 rami (r). $$ r = m+n-1 $$
Un esempio pratico
Questo circuito ha m=2 maglie indipendenti (abca, bcb) e n=3 nodi.
Secondo il teorema fondamentale della topologia delle reti il circuito è composto da r=4 rami.
$$ r = m+n-1 $$
$$ r = 2+3-1 $$
$$ r = 4 $$
In effetti il circuito elettrico è composto da quattro elementi.
E così via.