Le luci di Natale sono in serie o in parallelo?

Perché le tue luci di Natale non funzionano? Purtroppo, nel caso in cui una stringa di luci si spenga sul tuo albero, sostituire la stringa è di solito l’opzione migliore. È piuttosto difficile trovare quell’unica lampadina che sta causando il problema. Tuttavia, questo è un ottimo momento per guardare la differenza tra circuiti in serie e in parallelo.

Un circuito semplice

Il circuito più semplice che puoi creare usa solo una batteria e una lampadina. In un’attività divertente, puoi dare a una persona un filo, una batteria e una lampadina. Chiedi alla persona di far brillare la lampadina. È possibile farlo funzionare, ma può comunque causare qualche problema alle persone.

Per far brillare la lampadina, è necessario un circuito completo. Ci deve essere un percorso per la corrente che esce da un’estremità della batteria, passa attraverso il filamento nella lampadina e poi ritorna alla batteria. Ecco come potrebbe funzionare.

Quando la corrente passa attraverso il filamento, fa diventare il filamento super caldo. Le cose super calde brillano. Questo è tutto ciò che fa la lampadina. Ma perché il vetro all’esterno? È lì per tenere l’aria lontana dal filamento super caldo. Con l’aria a contatto con il filamento, si brucerebbe.

Se si toglie una qualsiasi delle parti del circuito completo, non ci sarebbe nessuna corrente e nessuna lampadina luminosa.

Lampadine in serie

Ora vuoi collegare due lampadine alla batteria. Ecco un modo per farlo.

In questo caso, la corrente segue un solo percorso. La corrente che passa attraverso la prima lampadina passa anche attraverso la seconda lampadina. Se rimuovi una qualsiasi parte di questo circuito (come togliere una lampadina), tutto si spegne. Se vuoi, puoi fare un circuito simile con 10 o 20 lampadine. Basta collegarle tutte in una linea in modo che la stessa corrente passi attraverso ognuna. Questo è un collegamento in serie.

Lampadine in parallelo

C’è un altro modo per collegare due lampadine. Controlla.

La differenza in questo circuito è che ogni lampadina ha il suo “percorso” verso la batteria. Se si rompe una di queste lampadine, non fa nulla all’altra lampadina.

Qui c’è una rapida dimostrazione che mostra la differenza tra lampadine in serie e lampadine in parallelo.

Oh, e proprio come le lampadine in serie si può fare con molte, molte lampadine.

Luci di Natale

Ora possiamo passare alle cose divertenti. Che mi dici delle luci che metti sul tuo albero di Natale? Quelle lampadine sono in serie o in parallelo? Cosa ne pensi? Ecco due suggerimenti.

Suggerimento numero 1: se stacchi una delle lampadine da un filo, il resto delle luci si spegne. Ok, questo non è sempre vero. Molte luci sono in realtà due serie di fili. Se stacchi una lampadina, metà del filo si spegne.

Qui si può vedere che questo filo ha una lampadina rimossa e nessuna delle altre luci è accesa (anche se la corrente è inserita).

Suggerimento numero 2: In alcuni casi, una delle lampadine di un filo può “bruciarsi”. Quando una lampadina si brucia, di solito è dovuto a un filamento rotto (o fuso). In questo caso, il filamento avrebbe questo aspetto.

Nota che una lampadina è effettivamente spenta ma le altre sono accese. Ma il filamento è effettivamente rotto? Sì, se guardi da vicino, puoi vedere qualcosa del genere.

Ok, ora qual è la risposta? Le lampadine sono in serie o in parallelo? In base al suggerimento 1, sembra che le luci siano in serie. In base al suggerimento 2, sembra che siano in parallelo. La risposta è che le luci sono in serie. Sì.

Ma come può essere? Come si può avere una luce con un filamento rotto e avere ancora le altre luci accese? Nel mondo della fisica, la chiamiamo “la magia del Natale”. Ok, non proprio. La risposta è che le luci sono collegate in serie ma le lampadine hanno un trucco.

Guardiamo più da vicino una delle lampadine del filo.

Questa è una vista di una lampadina rotta. Alla fine dei pali di metallo si può vedere il filamento rotto – quindi questa è una lampadina bruciata (in più ho rotto il vetro così si può vedere meglio). Ma che dire di quel filo metallico avvolto intorno ai pali (indicato con la freccia rossa)? A cosa serve? Se fosse un filo normale, questo manderebbe in corto circuito la lampadina. Significherebbe che la maggior parte della corrente che attraversa questa lampadina passerebbe attraverso questo filo e non attraverso il filamento. Con pochissima corrente, il filamento non si accenderebbe.

Quindi, affinché questa lampadina funzioni correttamente in un filo (con un buon filamento), non ci dovrebbe essere una corrente che passa attraverso questo filo di bypass. Ok, ora lasciatemi fare qualche ipotesi su come funziona questa magica luce di Natale. Sì, potrei usare internet per saperne di più su questa lampadina, ma mi piace molto indovinare.

• Come ho detto, in una lampadina funzionante questo filo non conduce corrente elettrica. Ci deve essere un qualche tipo di isolante tra il filo di bypass e il polo del filamento.
• Quando il filamento si brucia, tutta la corrente che attraversa tutte le lampadine in serie si ferma.
• Senza corrente che attraversa le lampadine, c’è un’alta differenza di potenziale tra il filo di bypass e uno dei poli del filamento (mostrerò perché di seguito). Questa alta tensione (120 volt) su una distanza molto breve produce un campo elettrico molto alto.
• Se il campo elettrico è abbastanza alto, potrebbe causare una rottura elettrica nel materiale e trasformarlo da isolante a conduttore.
• Boom. Il resto delle luci ora funziona (ma probabilmente non fa il suono del boom).

Ma come fa un filamento rotto a produrre un’alta tensione proprio sulla lampadina rotta? Facciamo finta di avere un circuito diverso. In questo, ho 5 lampadine in serie collegate ad una batteria. E tutte le lampadine funzionano.

Supponiamo che ogni lampadina abbia una resistenza R (non importa che le lampadine siano nonohmiche). Se ho una batteria da 10 volt collegata a loro, allora la variazione totale del potenziale elettrico intorno al circuito deve essere di zero volt. Inoltre, poiché le lampadine sono in serie, devono avere la stessa corrente elettrica (I). Questo significa che posso scrivere:

Quindi ogni lampadina ha un potenziale elettrico di 2 volt. Ma ora diciamo che una di queste lampadine si rompe. Con un circuito aperto, non c’è più corrente. Ecco il nuovo diagramma.

Anche se c’è un’interruzione, il cambiamento di potenziale elettrico intorno a questo circuito deve essere ancora zero volt. Ma poiché non c’è corrente elettrica, il cambiamento di potenziale attraverso ogni resistenza è zero. Questo significa che tutti i 10 volt devono trovarsi attraverso la lacuna. Questo potenziale di 10 volt crea un grande campo elettrico che rompe l’isolante. Questa è la magia delle luci di Natale.

Le mie luci ancora non funzionano.

Queste lampadine hanno questo fantastico filo di bypass all’interno delle lampadine. Tuttavia, se la lampadina non è nemmeno collegata, anche il filo di bypass non funziona. Quindi, se hai un filo che non funziona ecco alcune cose che puoi provare.

1. È collegato? Sì, dovresti controllare questo. Un filo di luci che non è collegato non funzionerà. Se hai delle luci collegate all’esterno e si bagnano, è probabile che facciano scattare il tuo Ground Fault Interrupter (GFI). Li avete sulle prese del vostro bagno (con il test e il pulsante di reset). Quando il circuito si bagna può scattare questo.

2. Controlla il fusibile. Presumo che abbiate controllato l’interruttore del circuito domestico. Se fosse scattato, probabilmente potreste dirlo a causa delle altre cose che non funzionano. Ma ci sono anche fusibili nella piccola spina alla fine del filo. C’è una porta scorrevole e si presenta così.

Se si collegano troppi fili di luci insieme, la corrente sarà troppo grande. Il fusibile si spegnerà per evitare che queste cose si scaldino troppo. Tuttavia, a volte questi piccoli fusibili si allentano dopo aver riposto le luci in bassa stagione. Non fa male controllarli.

3. Cercare una lampadina allentata. Se un filo non funziona e hai controllato le altre cose, c’è una buona possibilità che il problema sia una lampadina allentata. Può essere una bella sfida individuare una lampadina allentata. Normalmente, spingo solo su ogni lampadina per vedere se riesco a far accendere il filamento di luci. C’è anche uno strumento speciale che si può usare. Il mio assomiglia a questo:

Non sono del tutto certo, ma credo che questa cosa rilevi piccole correnti elettriche. Se hai una lampadina allentata, ci sarà una leggera corrente alternata che va e viene dalla presa alla rottura. Dall’altra parte della rottura non ci sarà la stessa corrente. Si può rilevare una corrente rilevando i campi magnetici che vanno insieme alla corrente. Ma ora non sono così sicuro che questo sia il modo in cui funzionano questi rilevatori. Dovrò pensare a questo è un po ‘

4. Controllare per gli scoiattoli. Sì. Guarda queste luci su un albero nel mio giardino.

Immagino che gli scoiattoli odino il Natale.

Oh, e solo per divertimento ho fatto una versione video di questa stessa cosa.