venerdì 27 aprile 2018

Esercitiamoci con circuiti contenenti fem e fcem per dimostrare il 2° Principio di Kirchhoff.


  Esercitiamoci con circuiti elettrici con f.e.m. ed f.c.e.m. e dimostriamo il 2° Principio di Kirchhoff.






Consideriamo  una  maglia (cioè  un circuito chiuso), contenente più generatori. Questa ne contiene tre (E1, E2, E3). 

Come calcolare la corrente ed il verso in cui circola ?

Innanzitutto osserviamo che due (E1 ed E2)  dei  tre  generatori, tendono a mandare la corrente in verso orario,  mentre  il  terzo tende a mandarla  in verso antiorario.

 S'intuisce facilmente che  prevale il  generatore  E3  e  che  la corrente  circolerà  in  verso  antiorario e che  l'intensità di questa corrente abbia il valore :

 i = (E3-E1-E2)/(r1+r2+r3+r4) =  0.25 (A).

Comunque, per  dimostrare  questo  risultato, seguiremo  un  procedimento più lungo, allo  scopo  di dimostrare il 2° principio di Kirchhoff anche nel caso di un circuito costituito  da due o più maglie.

Ci baseremo sull'identità :  [V(A)-V(B)]+[V(B)-V(C)] + [V(C)-V(D)] + [V(D)-V(A)]= 0

 Fissiamo  arbitrariamente  come  verso  positivo  di  questa  corrente, quello ' orario ', anche se abbiamo intuito che la corrente circolerà nel verso opposto.

Cominciamo  col calcolare la prima delle quattro  d.d.p :  V(A) -V(B) = + i * r4  (positiva perché la corrente, convenzionalmente è costituita dal movimento di cariche positive che si spostano dai punti  a  potenziale maggiore verso punti a potenziale minore.

 V(B)-V(C) = [V(B)-V(M)] + [V(M)-V(C)] =  i * r2  -  E2.

  La  d.d.p. V(M) -V(C)  è negativa  perché,  muovendoci nel verso positivo scelto, (quello orario), incontriamo per primo il morsetto negativo di E2.

 Analogamente risulterà :  V(C) - V(D) = + E3  +  i * r3 ,       V(D)-V(A)  =  i * r1  -  E1.  Sostituendo  nella  (1),  si  ha : i * r4  +  i * r2  -  E2  + E3  +  i * r3  +  i * r1 - E1 = 0 , da cui risulta 

 i = (E1+E2-E3) / (r1+r2+r3+r4) = - 0.25 (A).

 Il segno negativo della corrente ci dice che il verso reale è opposto a quello orario ipotizzato.

oooooo





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