Simulazione di un circuito elettrico

Obiettivo didattico. Utilizzare il foglio elettronico per simulazioni di calcolo.

Consegna iniziale
Sia dato il circuito di figura 1 con un generatore di tensione V e 4 resistenze.
Costruire un foglio elettronico che simuli il comportamento del circuito e che calcoli:

• la corrente assorbita dall’alimentazione;
• la tensione V1 in uscita dalla resistenza R1;
• la tensione VP ai capi delle resistenze in parallelo.

Calcolare i valori richiesti nel caso in cui:

• +V = 15 V
• R1 = 4,5 Ω
• R2 = 7 Ω
• R3 = 8,5 Ω
• R4 = 10 Ω

Guida allo svolgimento

1. Disegna il circuito attraverso gli strumenti di disegno per le linee e i punti, per le resistenze utilizza delle celle che modificherai nella dimensione.
2. Introduci i valori dei parametri (tensione generatore e resistenze) nelle celle a esse dedicate.
3. Inserisci la formula per il calcolo della corrente assorbita, ricordando che:
   
   dove RT è la resistenza totale che sarà data da:
   
4. Inserisci le formule per il calcolo di VP e di V1 ricordando che la tensione V ai capi di una resistenza R (o di un blocco di resistenze in parallelo), è data dalla relazione .

Visualizza il risultato finale
File di Excel: circuito.xls

Sperimentiamo e osserviamo
Ovviamente puoi modificare i valori della tensione del generatore e delle resistenze del circuito per osservare i cambiamenti delle misurazioni richieste.
Se hai a disposizione un laboratorio puoi anche verificare sperimentalmente i risultati del tuo modello.
Una volta creato un modello di simulazione in Excel questo può essere utilizzato in forma più evoluta per ricercare il valore di un parametro che soddisfi un determinato risultato di misurazione.
Supponiamo, ad esempio, che:

• +V = 15 V
• R1 = 4,5 Ω
• R2 = 7 Ω
• R4 = 10 Ω

e che si voglia ottenere una corrente assorbita di 1 mA. Che valore dovrà avere la resistenza R4?

Per risolvere questo problema puoi utilizzare la funzione Ricerca obiettivo di Excel.
Questa funzione permette di calcolare il valore che una cella deve assumere affinché un’altra cella specificata, e collegata alla prima da una formula, assuma un determinato valore.

Clicca qui per seguire la dimostrazione su schermo del funzionamento della Ricerca obiettivo.