Esercizi sul Teorema di Millman
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Versione italiana
Esercizi sul Teorema di Millman
Concetti Chiave
Il Teorema di Millman è un metodo utile per semplificare circuiti elettrici che contengono più sorgenti di tensione in parallelo con resistori. Questo teorema permette di calcolare la tensione equivalente ai terminali di un circuito.
Se abbiamo nn sorgenti di tensione V_iVi​ e resistori R_iRi​ in parallelo, la tensione equivalente V_{eq}Veq​ può essere calcolata con la seguente formula:
V_{eq} = \frac{\sum_{i=1}^{n} \frac{V_i}{R_i}}{\sum_{i=1}^{n} \frac{1}{R_i}}
Veq​=∑i=1n​Ri​1​∑i=1n​Ri​Vi​​​
dove:
- V_iVi​ è la tensione della sorgente ii,
- R_iRi​ è la resistenza associata alla sorgente ii.
Esercizi
Esercizio 1: Circuito con Due Sorgenti
Considera un circuito con le seguenti sorgenti e resistori:
- Sorgente V_1 = 10 \, VV1​=10V con R_1 = 5 \, \OmegaR1​=5Ω
- Sorgente V_2 = 5 \, VV2​=5V con R_2 = 10 \, \OmegaR2​=10Ω
Calcola la tensione equivalente V_{eq}Veq​ ai terminali del circuito.
Esercizio 2: Circuito con Tre Sorgenti
Considera un circuito con le seguenti sorgenti e resistori:
- Sorgente V_1 = 12 \, VV1​=12V con R_1 = 4 \, \OmegaR1​=4Ω
- Sorgente V_2 = 6 \, VV2​=6V con R_2 = 12 \, \OmegaR2​=12Ω
- Sorgente V_3 = 3 \, VV3​=3V con R_3 = 6 \, \OmegaR3​=6Ω
Calcola la tensione equivalente V_{eq}Veq​ ai terminali del circuito.
Soluzioni
Soluzione Esercizio 1
- Calcolo di V_{eq}Veq​:
-
Calcoliamo il numeratore:
\sum_{i=1}^{2} \frac{V_i}{R_i} = \frac{V_1}{R_1} + \frac{V_2}{R_2} = \frac{10 \, V}{5 \, \Omega} + \frac{5 \, V}{10 \, \Omega} = 2 \, A + 0.5 \, A = 2.5 \, A
∑i=12​Ri​Vi​​=R1​V1​​+R2​V2​​=5Ω10V​+10Ω5V​=2A+0.5A=2.5A
-
Calcoliamo il denominatore:
\sum_{i=1}^{2} \frac{1}{R_i} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} = \frac{1}{5 \, \Omega} + \frac{1}{10 \, \Omega} = 0.2 \, S + 0.1 \, S = 0.3 \, S
∑i=12​Ri​1​=R1​1​+R2​1​=5Ω1​+10Ω1​=0.2S+0.1S=0.3S
-
Ora possiamo calcolare V_{eq}Veq​:
V_{eq} = \frac{2.5 \, A}{0.3 \, S} \approx 8.33 \, V
Veq​=0.3S2.5A​≈8.33V
Soluzione Esercizio 2
- Calcolo di V_{eq}Veq​:
-
Calcoliamo il numeratore:
\sum_{i=1}^{3} \frac{V_i}{R_i} = \frac{V_1}{R_1} + \frac{V_2}{R_2} + \frac{V_3}{R_3} = \frac{12 \, V}{4 \, \Omega} + \frac{6 \, V}{12 \, \Omega} + \frac{3 \, V}{6 \, \Omega}
∑i=13​Ri​Vi​​=R1​V1​​+R2​V2​​+R3​V3​​=4Ω12V​+12Ω6V​+6Ω3V​
-
Calcoliamo ciascun termine:
= 3 \, A + 0.5 \, A + 0.5 \, A = 4 \, A
=3A+0.5A+0.5A=4A
-
Calcoliamo il denominatore:
\sum_{i=1}^{3} \frac{1}{R_i} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \frac{1}{R_3} = \frac{1}{4 \, \Omega} + \frac{1}{12 \, \Omega} + \frac{1}{6 \, \Omega}
∑i=13​Ri​1​=R1​1​+R2​1​+R3​1​=4Ω1​+12Ω1​+6Ω1​
-
Calcoliamo ciascun termine:
= 0.25 \, S + \frac{1}{12} \, S + \frac{1}{6} \, S
=0.25S+121​S+61​S
-
Convertiamo \frac{1}{12} \, S121​S e \frac{1}{6} \, S61​S in termini di dodicesimi:
= 0.25 \, S + \frac{1}{12} \, S + \frac{2}{12} \, S = 0.25 \, S + \frac{3}{12} \, S = 0.25 \, S + 0.25 \, S = 0.5 \, S
=0.25S+121​S+122​S=0.25S+123​S=0.25S+0.25S=0.5S
-
Ora possiamo calcolare V_{eq}Veq​:
V_{eq} = \frac{4 \, A}{0.5 \, S} = 8 \, V
Veq​=0.5S4A​=8V
English version
Millman's Theorem Exercises
Key Concepts
Millman's Theorem is a useful method for simplifying electrical circuits that contain multiple voltage sources in parallel with resistors. This theorem allows us to calculate the equivalent voltage at the terminals of a circuit.
If we have nn voltage sources V_iVi​ and resistors R_iRi​ in parallel, the equivalent voltage V_{eq}Veq​ can be calculated with the following formula:
V_{eq} = \frac{\sum_{i=1}^{n} \frac{V_i}{R_i}}{\sum_{i=1}^{n} \frac{1}{R_i}}
Veq​=∑i=1n​Ri​1​∑i=1n​Ri​Vi​​​
where:
- V_iVi​ is the voltage of source ii,
- R_iRi​ is the resistance associated with source ii.
Exercises
Exercise 1: Circuit with Two Sources
Consider a circuit with the following sources and resistors:
- Source V_1 = 10 \, VV1​=10V with R_1 = 5 \, \OmegaR1​=5Ω
- Source V_2 = 5 \, VV2​=5V with R_2 = 10 \, \OmegaR2​=10Ω
Calculate the equivalent voltage V_{eq}Veq​ at the terminals of the circuit.
Exercise 2: Circuit with Three Sources
Consider a circuit with the following sources and resistors:
- Source V_1 = 12 \, VV1​=12V with R_1 = 4 \, \OmegaR1​=4Ω
- Source V_2 = 6 \, VV2​=6V with R_2 = 12 \, \OmegaR2​=12Ω
- Source V_3 = 3 \, VV3​=3V with R_3 = 6 \, \OmegaR3​=6Ω
Calculate the equivalent voltage V_{eq}Veq​ at the terminals of the circuit.
Solutions
Solution Exercise 1
- Calculation of V_{eq}Veq​:
-
Let's calculate the numerator:
\sum_{i=1}^{2} \frac{V_i}{R_i} = \frac{V_1}{R_1} + \frac{V_2}{R_2} = \frac{10 \, V}{5 \, \Omega} + \frac{5 \, V}{10 \, \Omega} = 2 \, A + 0.5 \, A = 2.5 \, A
∑i=12​Ri​Vi​​=R1​V1​​+R2​V2​​=5Ω10V​+10Ω5V​=2A+0.5A=2.5A
-
Let's calculate the denominator:
\sum_{i=1}^{2} \frac{1}{R_i} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} = \frac{1}{5 \, \Omega} + \frac{1}{10 \, \Omega} = 0.2 \, S + 0.1 \, S = 0.3 \, S
∑i=12​Ri​1​=R1​1​+R2​1​=5Ω1​+10Ω1​=0.2S+0.1S=0.3S
-
Now we can calculate V_{eq}Veq​:
V_{eq} = \frac{2.5 \, A}{0.3 \, S} \approx 8.33 \, V
Veq​=0.3S2.5A​≈8.33V
Solution Exercise 2
- Calculation of V_{eq}Veq​:
-
Let's calculate the numerator:
\sum_{i=1}^{3} \frac{V_i}{R_i} = \frac{V_1}{R_1} + \frac{V_2}{R_2} + \frac{V_3}{R_3} = \frac{12 \, V}{4 \, \Omega} + \frac{6 \, V}{12 \, \Omega} + \frac{3 \, V}{6 \, \Omega}
∑i=13​Ri​Vi​​=R1​V1​​+R2​V2​​+R3​V3​​=4Ω12V​+12Ω6V​+6Ω3V​
-
Let's calculate each term:
= 3 \, A + 0.5 \, A + 0.5 \, A = 4 \, A
=3A+0.5A+0.5A=4A
-
Let's calculate the denominator:
\sum_{i=1}^{3} \frac{1}{R_i} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \frac{1}{R_3} = \frac{1}{4 \, \Omega} + \frac{1}{12 \, \Omega} + \frac{1}{6 \, \Omega}
∑i=13​Ri​1​=R1​1​+R2​1​+R3​1​=4Ω1​+12Ω1​+6Ω1​
-
Let's calculate each term:
= 0.25 \, S + \frac{1}{12} \, S + \frac{1}{6} \, S
=0.25S+121​S+61​S
-
Let's convert \frac{1}{12} \, S121​S and \frac{1}{6} \, S61​S in terms of twelfths:
= 0.25 \, S + \frac{1}{12} \, S + \frac{2}{12} \, S = 0.25 \, S + \frac{3}{12} \, S = 0.25 \, S + 0.25 \, S = 0.5 \, S=0.25S+121​S+122​S=0.25S+123​S=0.25S+0.25S=0.5S
Now we can calculate V_{eq}Veq​: V_{eq} = \frac{4 \, A}{0.5 \, S} = 8 \, VVeq​=0.5S4A​=8V
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