Il circuito elettrico è un percorso chiuso costituito da elementi che permettono il passaggio di corrente.
Il circuito elettrico, per far si che la corrente e quindi il flusso di elettroni non si fermi, è formato da:
un generatore di corrente (ad esempio la pila),
un conduttore (ad esempio un filo di metallo),
un utilizzatore (ad esempio una lampadina),
un interruttore.
L’interruttore è una lamina metallica mobile che ha la funzione di mettere in contatto i due capi del filo conduttore. Quando l’interruttore è abbassato mette in contatto i capi del filo e la corrente può circolare: si dice che il circuito è chiuso. Se l’interruttore è sollevato e quindi non collega le due estremità libere del filo conduttore la corrente non circola perché il circuito è aperto.
Spesso capita di dover inserire nello stesso circuito elettrico più utilizzatori (es. lampadine) o più generatori (es. pile).
Sia gli utilizzatori che i generatori possono essere collegati in due modi diversi: in serie o in parallelo.
Più utilizzatori sono collegati in serie quando sono montati uno dopo l’altro in modo che la stessa corrente li attraversi in successione.
In tal modo il funzionamento di ognuno di essi dipende da quello che lo precede: ad esempio, in una fila di lampadine collegate in serie se una di esse è fulminata tutte le altre rimangono spente (un classico esempio di utilizzatori in serie è dato dal collegamento delle lampadine nell’albero di Natale).
La tensione giusta per accendere le lampadine in serie è uguale alla somma delle tensioni di accensione delle singole lampadine: per tre lampadine da 1,5 volt collegate in serie va bene una batteria da 4,5 volt
Una tensione minore ( 1,5 V ) fa accendere poco o niente le lampadine, mentre una tensione maggiore ( 9 V ) è eccessiva e può farle bruciare.
In questo tipo di collegamento le lampadine possono essere di tensioni diverse, ma devono assorbire tutte la stessa corrente.
Più utilizzatori (es. lampadine) sono collegati in parallelo se hanno gli estremi in comune cioè l’entrata e l’uscita della corrente.
In questo caso, gli utilizzatori sono collegati al generatore in modo da non dipendere l’uno dall’altro e, perciò, il mancato funzionamento di uno di essi non pregiudica quello degli altri: se una lampadina si fulmina, le altre continuano a funzionare.
In questo tipo di collegamento le varie lampadine devono avere tutte un tensione di accensione uguale a quella della batteria di alimentazione. Ogni lampadina, però, può assorbire una corrente diversa: la batteria fornirà una corrente totale uguale alla somma delle correnti assorbite dalle singole lampadine
Più pile sono collegate in serie quando il polo positivo di una pila è collegato al polo negativo dell’altra, e cosi di seguito, in modo da formare la cosiddetta batteria di pile.
La tensione di una batteria di pile è data dalla somma delle singole tensioni: collegando in serie n pile uguali, ciascuna delle quali fornisce la tensione V, si ottiene una batteria la cui tensione totale è uguale a n*V
L’intensità di corrente, in questo tipo di collegamento, è uguale a quella che potrebbe fornire una singola pila.
Questo tipo di collegamento viene usato quando si vuole una tensione maggiore di un singola pila, che, in genere, è molto bassa ( 1.5 V ).
Questo tipo di collegamento si ottiene unendo fra loro, rispettivamente, tutti i poli negativi e tutti i poli positivi delle singole pile.
Il collegamento è praticamente possibile solo con pile uguali. La tensione ai capi della batteria di pile è uguale a quella di una singola pila, mentre la corrente che essa può fornire aumenta.
Se le pile sono in numero di n, la corrente disponibile è n volte maggiore, sicché è possibile alimentare un utilizzatore che richieda una tale corrente; se, invece, l'utilizzatore richiede una corrente uguale a quella fornita da una singola pila, si avrà una durata delle pile n volte maggiore.