Conexiunea unui circuit

Lungimea şi modul de aşezare a conductorilor în circuit

Până în acest moment am analizat circuite cu o singură baterie şi o singură rezistenţă fără a lua în calcul firele conductoare dintre componente, atâta timp cât am format un circuit complet. Contează lungimea firelor sau „forma” circuitului pentru calculele noastre? Să considerăm câteva configuraţii de circuitelor:

Atunci când conectăm două puncte dintr-un circuit printr-un fir conductor, presupunem de obicei că acele fire prezintă o rezistenţă neglijabilă. Prin urmare, ele nu contribuie într-o măsură hotărâtoare la rezistenţă totală a circuitului, iar singura rezistenţă pe care o luăm în calcul este rezistenţă componentelor din circuit. În circuitele de mai sus, singura rezistenţă este rezistenţă de 5 Ω a rezistoarelor, şi o vom considera doar pe aceasta în calculele noastre. În realitate, firele metalice au o anumită rezistenţă (precum şi sursele de tensiune!), dar acele rezistenţe sunt în general mult mai mici decât rezistenţa prezentă în celelalte componente din circuit încât pot fi neglijate. Excepţie fac firele din circuitele de putere (curenţi mari), unde chiar şi o rezistenţă foarte mică poate genera căderi de tensiune importante.

Punctul electric comun

Dacă rezistenţă firelor conductoare este mică spre zero, putem considera punctele conectate din circuit ca fiind comune din punct de vedere electric. Punctele 1 şi 2 din circuitele de mai sus pot exista fizic foarte aproape unul de celălalt sau la o distanţă destul de mare pentru că, din punct de vedere al măsurătorilor tensiunii şi rezistenţei, acest lucru nu contează. Acelaşi lucru este valabil şi pentru punctele 3 şi 4. Este ca şi cum capetele rezistorilor ar fi ataşate direct la terminalele bateriei din punct de vedere al legii lui Ohm. Este bine de ştiut acest lucru, pentru că asta înseamnă că putem retrasa circuitul, lungind sau scurtând firele după bunul nostru plac, fără a afecta funcţionarea circuitului în mod decisiv. Tot ceea ce contează este legarea componentelor unul de celălalt în aceeaşi secvenţă.

Rezultă şi faptul că valorile tensiunii între seturi de puncte „comune” vor fi identice. Adică, tensiunea între punctele 1 şi 4 (la bornele bateriei), este aceeaşi cu tensiunea dintre punctele 2 şi 3 (la bornele rezistorului) în circuitul de mai sus.

Să analizăm circuitul alăturat şi să vedem care sunt punctele comune.

Aici avem doar două componente fără a lua în considerare şi firele: bateria şi rezistorul. Cu toate că firele au un drum mai încâlcit, ele formează un circuit şi există câteva puncte comune din punct de vedere electric în acest circuit, şi anume: punctele 1, 2 şi 3 pentru că acestea sunt toate conectate între ele printr-un singur fir (fără alt component electric între ele). Acelaşi lucru este valabil şi pentru punctele 4, 5 şi 6.

Tensiunea între punctele 1 şi 6 este de 10 volţi, direct de la baterie. Dar, pentru că punctele 5 şi 4 sunt comune cu 6, iar punctele 2 şi 3 sunt comune cu 1, între aceste două grupe de puncte se regăsesc de asemenea 10 volţi:

Între punctele 1 şi 4 = 10 volţi                             
Între punctele 2 şi 4 = 10 volţi                               
Între punctele 3 şi 4 = 10 volţi (direct la bornele rezistorului) 
Între punctele 1 şi 5 = 10 volţi                              
Între punctele 2 şi 5 = 10 volţi                              
Între punctele 3 şi 5 = 10 volţi                               
Între punctele 1 şi 6 = 10 volţi (direct la bornele bateriei)  
Între punctele 2 şi 6 = 10 volţi                             
Între punctele 3 şi 6 = 10 volţi                      

Din moment ce aceste puncte sunt conectate împreună prin fire cu rezistenţă zero (ideală), căderea de tensiune dintre aceste puncte este zero, indiferent de valoarea curentului prin aceste puncte/fire. Dacă am fi să citim tensiunea între puncte comune, aceasta ar trebui să fie practic zero.

Punctele 1, 2, şi 3 sunt comune din punct de vedere electric    
Între punctele 1 şi 2 = 0 volţi       
Între punctele 2 şi 3 = 0 volţi
Între punctele 1 şi 3 = 0 volţi                          

Punctele 4, 5, şi 6 sunt comune din punct de vedere electric
Între punctele 4 şi 5 = 0 volţi     
Între punctele 5 şi 6 = 0 volţi     
Între punctele 4 şi 6 = 0 volţi                         

Acest lucru are sens şi din punct de vedere matematic. Cu o baterie de 10 volţi şi un rezistor de 5 Ω, curentul va fi de 2 amperi. Rezistenţa firelor fiind zero, căderea de tensiune pe întregul circuit poate fi determinată cu ajutorul legii lui Ohm, astfel:

Pentru că punctele comune din punct de vedere electric dintr-un circuit au aceeaşi tensiune şi rezistenţă relativă, firele ce conectează aceste puncte sunt de obicei desemnate printr-o aceeaşi notaţie. Asta nu înseamnă că punctele terminalelor au aceeaşi denumire, ci doar firele de legătură. De exemplu:

Punctele 1, 2 şi 3 sunt comune, prin urmare firul ce conectează punctele 1 şi 2 este notat asemenea (firul #2) firului ce conectează punctele 2 şi 3 (firul #2). Într-un circuit real, firul dintre punctele 1 şi 2 poate avea culori şi mărimi diferite faţă de firul ce conectează punctele 2 şi 3, dar notaţia lor ar trebui să fie asemănătoare. Acelaşi lucru este valabil şi pentru firele ce conectează punctele 6, 5 şi 4.