Thinkercad: alimenatere una lampadina

Sul sito ThinkerCAD è possibile registrarsi gratuitamente e fare poi accesso (si può anche utilizzare l’utenza Google) per simulare il funzionamento dei circuiti. Per maggiori informazioni leggete l’articolo dedicato, oggi, invece proviamo a creare i primi circuiti elementari.

Dal lato destro cercate la lampadina (light bulb) e trasciantela nello spazio di lavoro a sinistra, poi cercate la batteria (1.5V battery) e trascinate anche quella. Ora collegate i due poli della batteria, tramite un filo, ai due poli della lampadina (non è importante l’ordine) e poi premete il pulsante “Start simulatione”. Avrete un circuito come in figura. La lampadina ad incandescenza contiene nel suo bulbo del gas Argon o Kripton, gas inerti, che impediscono ad un filamento di metallo di bruciare. Il metallo di cui è fatto il filamento è il tungsteno e, quando la corrente lo attraversa, il filo di tungsteno, molto sottile, si surriscalda oltre i 2000  °C senza spezzarsi nè bruciare, grazie al gas inerte. Surriscaldandosi tanto (pensate che l’acciaio fonde a circa 1500°C) produrrà calore (effetto Joule) e luminosità, una luce quasi bianca e molto intensa (dipende anche dalla potenza tollerata della lampadina).

Primo circuito	Ricerca del multimetro	Utilizzo dell’amperometro
Fai click sulle figure per ingrandirle

Possiamo misurare la corrente che passa nel circuito utilizzando un Amperometro. Prendete il multimetro dal “ripostiglio” a destra, dove trovate tutti gli oggetti, (eventualmente scrivete la parola “mult” nello spazio “cerca” oppure scorrete tutti gli elementi) e collegatelo come in figura, cioè in “serie” alla lampadina. Fai click su “A” per misurare la corrente. L’amperometro misura una intensità di corrente pari a 30.9 mA (30.9 milli Ampere, cioè 0.0309 Ampere), la tensione del generatore è pari a 1.5Volt quindi, utilizzando la legge di Ohm (la prima) possiamo calcolare la resistenza offerta dalla lampadina. Provate a fare il calcolo.

Soluzione: la prima legge di Ohm ci dice che V=RI , quindi, nel nostro caso, 1,5V= R x 0,0309 A, da cui ricaviamo R=1,5 / 0,0309 = 48,544 Ohm circa. Fate la misura della resistenza, staccando il generatore e collegando il multimetro alla lampadina, come in figura, ed impostando il tasto “R”.

Esercizi:

1. Verificare che con una lampadina da 50 Ohm circa, si avrebbe una corrente di 0.03125 Ampere circa.
2. Verificare che con una lampadina da 100 Ohm circa , si avrebbe una corrente di 0.015 Ampere circa.
3. Verificare che se la corrente misurata è 0.02 Ampere la resistenza deve essere 75 Ohm.
4. Compilare la tabella sotto:

Collegamento in serie delle lampadine.

Collegando due lampadine in serie, come si vede in figura 1 (la corrente, attraverso il filo rosso, entra in un morsetto della lampadina, esce dall’altro, poi entra in uno della seconda lampadina, esce dall’altro ed infine rientra nel generastore di tensione) su ciascuina lampadina “cade” metà della tensione elettrica V=0.75V. Collegando le resistenze in serie si ottiene una resistenza “equivalente” pari alla somma delle due resistenze (es. se una lampadina è 50 Ohm, la serie dele due lampadine è 100 Ohm). Nel circuito è come se ci fosse un’unica resistenza di valore doppio.

Domande.

1. Misurata la resistenza di ciascuna lampadina R=48Ohm, quanto vale la corrente nel circuito di figura 1?
2. Se raddoppio la tensione del generatore, quanta ne cade su ciascuna lampadina?
3. Se raddoppio la tensione del generatore, quanta corrente circola nel circuito?
4. Fate le verifiche con il simulatore degli esercizi precedenti, misurando tensione su ciascuna lampadina (con 1,5V e 3V del generatore), la corrente con V=1,5V e V=3V, la Resistenza della serie di lampadine.