I circuiti in serie si verificano quando tutti gli elementi sono collegati uno dopo l’altro in modo da formare un percorso unico per la corrente elettrica che li attraversa
Lo schema di un circuito in serie è rappresentato in figura:
Per risolvere gli esercizi sui circuiti in serie bisogna conoscere la resistenza, la tensione e la corrente che fluisce. La legge di Ohm, dovuta al fisico tedesco Georg Ohm, consente di correlare la tensione, la corrente e la resistenza in un circuito elettrico e può essere utilizzata ovunque nel circuito ma solo in una singola posizione.
Resistenza nei circuiti in serie
Quando le singole resistenze sono collegate in serie, hanno lo stesso effetto di una unica resistenza. Poiché esiste un solo percorso per il flusso di corrente in un circuito in serie e poiché ciascuno dei resistori è in linea per agire da opposizione a questo flusso di corrente, la resistenza complessiva è data da:
R = R1 + R2 + R3+ …
La resistenza totale di un circuito in serie quindi è uguale alla somma di tutte le singole resistenze del circuito.
Corrente
Poiché esiste un solo percorso per il flusso di elettroni in un circuito in serie, la corrente ha la stessa intensità in qualsiasi punto del circuito.
La corrente totale in un circuito in serie è la stessa della corrente attraverso qualsiasi resistenza del circuito:
i = i1 + i2 + i3 + …
Tensione
La tensione totale in un circuito in serie è uguale alla somma di tutte le singole cadute di tensione nel circuito. Quando la corrente passa attraverso ogni resistenza si verifica una differenza di potenziale attraverso ogni singola resistenza. Questa è comunemente chiamata caduta di tensione e la sua intensità è direttamente proporzionale al valore della resistenza. Maggiore è il valore della resistenza, maggiore è la caduta di tensione attraverso di essa:
V = V1 + V2 + V3+ …
Inconvenienti
Il collegamento in serie delle resistenze presenta l’inconveniente che devono essere tutte tenute in funzione contemporaneamente.
È ciò che avviene nei fili delle lampadine con cui si addobbano gli alberi di Natale: se una lampadina si rompe anche le altre si spengono.
Inoltre in questa disposizione ogni resistenza è sottoposta a una tensione minore rispetto a quella fornita dal generatore dovendosi suddividere tra tutti gli utilizzatori collegati.
Ad esempio se due lampadine uguali sono collegate in serie a un generatore che fornisce una tensione di 220 V, ogni lampadina usufruisce di una tensione di 220V/2 = 120 V