Perché Due Lampade in Serie Brillano Meno: Corrente, Resistenza e Divisione di Tensione

Fisica del Circuito in Serie

Quando due lampade identiche sono collegate in serie a una fonte di tensione fissa, ciascuna lampada brilla meno di una singola lampada. La causa è la corrente ridotta a causa della resistenza raddoppiata.

Analisi Passo dopo Passo

1. Singola Lampada: Resistenza R. Tensione sorgente V. Corrente I₁ = V / R. Potenza P₁ = I₁² R = V² / R. Luminosità ∝ P₁.
2. Due Lampade in Serie: Resistenza totale R_total = R + R = 2R. Stessa tensione sorgente V. Corrente I₂ = V / (2R) = I₁ / 2. La corrente è dimezzata.
3. Divisione di Tensione: Ogni lampada subisce una caduta di V/2 (resistenze identiche dividono la tensione equamente).
4. Potenza per Lampada: P₂ = I₂² R = (I₁/2)² R = I₁² R / 4 = P₁ / 4. Ogni lampada dissipa un quarto della potenza del caso a singola lampada.
5. Potenza Totale: P_total = 2 × P₂ = P₁ / 2. Il circuito assorbe metà della potenza totale.

Relazioni Chiave

Lampade Non Identiche?

Se le resistenze differiscono (R₁ ≠ R₂), la lampada con maggiore resistenza riceve più tensione (V₁ = V × R₁/(R₁+R₂)) e potrebbe brillare più della lampada a resistenza inferiore — ma entrambe sono più deboli della loro luminosità da sole a tensione piena.

Sfumatura a Incandescenza: La Resistenza Cambia con la Temperatura

La resistenza del filamento freddo è 10–15× inferiore rispetto a caldo. All'accensione in serie, entrambe sono fredde → corrente iniziale elevata → rischio di shock termico. Man mano che si scaldano, la resistenza aumenta, la corrente scende ulteriormente. Questa non-linearità rende la previsione precisa più difficile ma non cambia la conclusione: serie = meno luminoso.

Implicazione Pratica

Le stringhe in serie sono usate per lampade a bassa tensione su rete ad alta tensione (es. 20 × 12 V lampade su 240 V). Ognuna riceve la sua tensione nominale solo se tutte sono identiche e funzionanti. Un filamento aperto uccide tutta la stringa — da qui i "shunt" bypass per luci natalizie.