Verifica sperimentale di un bipolo lineare e non lineare

Scopo: Come mai due carichi resistivi della stessa natura si comportano in modo diverso?

Schema Elettrico:

Strumenti Utilizzati:

3 LAMPADE DI SEGNALAZIONE DA QUADRO DA 24 Vcd


Cenni Teorici:

Bipolo:  Il Bipolo è un componente, o un insieme di componenti riducibili a uno equivalente, che interagisce con il resto del sistema elettrico in due punti soltanto. Possiamo distinguere due tipi di Bipolo: il Bipolo Lineare ed il Bipolo Non Lineare. Le Grandezze caratteristiche di un Bipolo sono due: Tensione (misurata in V) e Corrente (misurata in A).

Un Bipolo è lineare se le due grandezze che lo caratterizzano sono direttamente proporzionali.
Un Bipolo non è lineare se le due grandezze che lo caratterizzano non sono direttamente proporzionali.

Resistenza: La Resistenza è un numero che indica l’opposizione del componente al passaggio della corrente elettrica, il valore della resistenza viene associato ad un componente elettrico, il Resistore.
Il valore di un Resistore dipende dal materiale del componente, dalla sua lunghezza e dalla sua sezione: 
R=ρ∙l/s
Il Reostato, è un Resistore variabile che può essere utilizzato come regolatore di corrente e viene utilizzato per i grandi carichi.

Deviatore: Il deviatore è un interruttore che non interrompe il flusso di corrente nel conduttore ma lo devia su un secondo conduttore.
Il deviatore da noi utilizzato ha un ingresso detto COM e due uscite 1 e 2.
È quindi possibile mandare la corrente da COM a 1 oppure da COM a 2.

Intensità di Corrente: Si definisce intensità di corrente elettrica un flusso ordinato di elettroni che scorre all’interno di un materiale conduttore, per convenzione gli elettroni si muovono dal polo positivo al polo negativo di un circuito.


Tensione Elettrica: Si definisce tensione elettrica tra due punti di un circuito il rapporto tra l’energia elettrica fornita alla carica elettrica durante il movimento tra due punti considerati e il valore della carica stessa:    V=W/Q

Lampadina: La lampadina è un dispositivo elettrico progettato per trasformare l’energia elettrica in energia luminosa ( ed energia termica).
Solitamente viene utilizzata per l’illuminazione di interni ed esterni ma nel nostro caso abbiamo utilizzato lampade da quadro non per illuminare ma per avere un carico resistivo.

Di seguito la tabella dati e gli esempi di calcolo:

Osservazioni:
Per poter effettuare correttamente la prova bisogna partire con Valori di Tensione e di Corrente uguali tra Resistenza e Lampadina per fare in modo di eseguire correttamente la prova.
Durante la prova si è notato che all’aumentare della tensione, aumentava la luminosità delle lampade.
Dopo aver raccolto tutti i dati è possibile affermare che nella resistenza abbiamo valori di Tensione-Corrente direttamente proporzionali mentre nella Lampadina non è presente la diretta proporzionalità tra Tensione-Corrente.
Possiamo quindi constatare che la Resistenza è un Bipolo lineare, mentre la Lampadina è un Bipolo non Lineare.

È inoltre possibile spiegare il perché di questo comportamento grazie all’effetto joule:
quando un conduttore (nel nostro caso la lampadina) viene attraversato da una corrente elettrica esso disperde energia sotto forma di calore (nella lampadina questa dispersione è notevole).
In termini matematici è possibile scrivere una formula che rappresenta l’effetto Joule:
P=V∙I
Dove:
P è la potenza dissipata
V è la tensione ai capi del circuito (o del componente)
I è la corrente

 

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