Principi di Kirchhoff: simulazione

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Con questa attività useremo il simulatore SIMetrix/SIMPLIS Elements per misurare correnti e tensioni in semplici circuiti, verificando i due principi di Kirchhoff.

Attività 1

Il primo circuito che useremo è analogo a quello mostrato nella pagina principi di Kirchhoff: laboratorio.

Se il circuito è stato già realizzato in laboratorio è una buona idea utilizzare gli stessi componenti. Per generatore e resistenze non ci sono problemi. Più complesso indicare il diodo D1; due possibilità:

si è utilizzato un diodo 1N4148 oppure 1N4001; inserire il diodo presente tra le icone e, se serve, scegliere il modello preciso con un doppio click
si è utilizzato un LED, non presente nelle librerie; selezionare la voce di menù Parts → Semiconductors → Perfect diode. Una volta posizionato il componente, con un doppio clock scegliere il parametro Voltage Forward (per esempio circa 2.2 V per il LED giallo), come nell'immagine seguente.

Tre 3 + un diodo

Per disegnare e simulare il circuito è possibile fare riferimento alla pagina SIMetrix/SIMPLIS Elements 101.

Cosa fare:

scrivere le due equazioni ai nodi e le tre equazioni alle maglie, le stesse già richieste nella pagina principi di Kirchhoff: laboratorio.
misurare le cinque tensioni utilizzando le sonde di tensione, come descritto nella pagina SIMetrix/SIMPLIS Elements 101
misurare le tre correnti utilizzando le sonde di corrente, come descritto alla pagina SIMetrix/SIMPLIS Elements 101
verificare le equazioni alle maglie. A differenza della prova in laboratorio, non ci sono "errori di misura" e quindi la somma delle tensioni è praticamente zero
verificare le equazioni ai nodi
confrontare questi dati con quelli misurati in laboratorio (nota 1)

Attività 2

Simulare il seguente circuito. Se il circuito è già stato realizzato in laboratorio è una buona idea utilizzare gli stessi componenti (nota 1):

Porta NOT

misurare le tensioni nella maglia di uscita
misurare la corrente in uscita alla porta logica
verificare l'equazione alla maglia di uscita
confrontare con i dati sperimentalie ottenuti in laboratorio

In questo circuito non è possibile misurare le correnti di alimentazione delle porte logiche.

Attività 2bis

Come la precedente attività 2:

Porta NOT e LED

Attività 2ter

Come la precedente attività 2:

Due LED

Ulteriori attività

Disegnare i circuiti presentati negli esempi 1 e 2 della pagina principi di Kirchhoff: esercizi per verificare le equazioni scritte. Potrebbe essere una buona idea scegliere il verso di alcune correnti e tensioni in modo diverso da quanto proposto per osservare l'effetto sul modulo e sul segno dei risultati.

[Approfondimento] Transistor

Simulare il circuito presente in apertura, verificando le equazioni alle maglie a cui il transistor appartiene.

Verificare inoltre che l'equazione scritta considerando il transistor come un "grande nodo" è corretta.

Note

Il modello del LED è piuttosto approssimato e quindi ci saranno differenze tra circuito simulato e circuito fisico

Data di creazione di questa pagina: ottobre 2022
Ultima modifica: 15 ottobre 2026