Il tutorial sulla resistenza include:
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La legge di Ohm è una delle leggi più fondamentali e importanti che governano i circuiti elettrici ed elettronici. Mette in relazione corrente, tensione e resistenza per un dispositivo lineare, in modo tale che se se ne conoscono due, la terza può essere calcolata.
Siccome corrente, tensione e resistenza sono tre delle principali quantità dei circuiti, questo significa che la legge di Ohm è anche immensamente importante.
La legge di Ohm è usata in tutti i rami della scienza elettrica ed elettronica. È usata per calcolare il valore delle resistenze necessarie nei circuiti, e può anche essere usata per determinare la corrente che scorre in un circuito dove la tensione può essere misurata facilmente attraverso una resistenza nota, ma più di questo, la legge di Ohm è usata in un vasto numero di calcoli in tutte le forme di circuiti elettrici ed elettronici – in effetti ovunque scorra corrente.
Scoperta della Legge di Ohm
C’è una relazione matematica che lega corrente, tensione e resistenza. Uno scienziato tedesco di nome Georg Ohm eseguì molti esperimenti nel tentativo di mostrare un legame tra i tre. All’epoca in cui eseguiva i suoi esperimenti non esistevano i contatori come li conosciamo oggi.
Solo dopo un notevole sforzo e al secondo tentativo riuscì a concepire quella che oggi conosciamo come Legge di Ohm.
Note su Georg Ohm:
Nato a Erlangen, circa 50 miglia a nord di Monaco nel 1879, Georg Ohm divenne una delle persone che indagarono molto sulla nuova scienza associata all’elettricità, scoprendo la relazione tra tensione e corrente in un conduttore – questa legge è ora chiamata Legge di Ohm, in onore del lavoro che fece.
Leggi di più su Georg Ohm.
Cos’è esattamente la legge di Ohm?
La legge di Ohm descrive il modo in cui la corrente scorre attraverso un materiale quando vengono applicati diversi livelli di tensione. Alcuni materiali come i fili elettrici presentano poca resistenza al flusso di corrente e questo tipo di materiale è chiamato conduttore. Quindi, se questo conduttore è posto direttamente di fronte a una batteria, per esempio, scorrerà molta corrente.
In altri casi, un altro materiale può impedire il flusso di corrente, ma comunque permetterne un po’. Nei circuiti elettrici, questi componenti sono spesso chiamati resistenze. Altri materiali ancora non lasciano passare praticamente nessuna corrente e questi materiali sono chiamati isolanti.
Ohm osservò il modo in cui la corrente scorreva nei vari materiali e fu in grado di sviluppare la sua legge che ora chiamiamo legge di Ohm.
Per avere una prima idea di ciò che accade è possibile paragonare la situazione elettrica a quella del flusso dell’acqua in un tubo. La tensione è rappresentata dalla pressione dell’acqua nel tubo, la corrente è rappresentata dalla quantità di acqua che scorre nel tubo, e infine la resistenza è l’equivalente della dimensione del tubo.
Si può immaginare che più largo è il tubo, più acqua scorrerà. La ragione di questo è che è più facile che più acqua passi attraverso un tubo più largo che uno più stretto – quello più stretto presenta più resistenza al flusso d’acqua. Inoltre se c’è più pressione nel tubo, allora per lo stesso tubo, scorrerà più acqua.
Ohm ha determinato che per i materiali normali, raddoppiando la tensione raddoppia il flusso di corrente per un dato componente. Materiali diversi o gli stessi materiali con forme diverse presenteranno diversi livelli di resistenza al flusso di corrente.
Definizione della legge di Ohm
La legge di Ohm afferma che la corrente che scorre in un circuito è direttamente proporzionale alla differenza di potenziale applicata e inversamente proporzionale alla resistenza nel circuito.
In altre parole, raddoppiando la tensione attraverso un circuito, anche la corrente raddoppia. Tuttavia, se la resistenza è raddoppiata, la corrente diminuirà della metà.
In questa relazione matematica l’unità di misura della resistenza è in Ohm.
La formula della Legge di Ohm
La formula o equazione della Legge di Ohm è molto semplice.
La legge di Ohm può essere espressa in forma matematica:
Dove:
V = tensione espressa in Volt
I = corrente espressa in Ampere
R = resistenza espressa in Ohm
La formula può essere manipolata in modo che se due quantità sono note la terza può essere calcolata.
Triangolo della legge di Ohm
Per aiutare a ricordare la formula è possibile usare un triangolo con un lato orizzontale e il picco in cima come una piramide. Questo è talvolta conosciuto come il triangolo della legge di Ohm.
Nell’angolo superiore del triangolo della legge di Ohm c’è la lettera V, nell’angolo sinistro la lettera I, e nell’angolo inferiore destro la R.
Per usare il triangolo si copre la quantità incognita e poi e la si calcola dalle altre due. Se sono in linea si moltiplicano, ma se una è sopra l’altra allora vanno divise. In altre parole, se si deve calcolare la corrente, si divide la tensione per la resistenza, cioè V/R e così via.
Se si deve calcolare la tensione, la si trova moltiplicando la corrente per la resistenza, cioè I x R.
Esempio di calcolo della legge di Ohm
Se una tensione di 10 volt è posta attraverso una resistenza di 500 ohm, determinare la quantità di corrente che scorrerà.
Guardando il triangolo della legge di Ohm la corrente è l’incognita lasciando la tensione e la resistenza come valori noti.
In questo modo la corrente si trova dividendo la tensione per la resistenza.
Esempio 2
In modo simile è possibile usare la legge di Ohm per trovare la resistenza se la corrente e la tensione sono note. Prendiamo, per esempio, una tensione di 10 volt e una corrente di 0,1A. Usando il triangolo della legge di Ohm, si può vedere che:
Esempio 3
Finalmente, l’altra combinazione è che se la resistenza e la corrente sono note, allora è possibile calcolare la tensione prevista attraverso la resistenza. Prendiamo l’esempio di una distanza di 250 Ω che ha una corrente di 0,1 A che la attraversa, allora la tensione può essere calcolata come segue:
Grafico lineare
Si può vedere che se la tensione e la corrente fossero tracciate per una resistenza fissa o una lunghezza di filo, ecc, ci sarebbe una curva lineare.
Si può vedere che raddoppiando la tensione raddoppia la corrente che passa attraverso quel particolare elemento del circuito.
Sul grafico, ci sono due linee, una per una resistenza più alta – questa richiede più tensione da applicare per una data corrente che scorre. Di conseguenza questo deve avere una resistenza più alta. Al contrario, la curva per la resistenza più bassa mostra un componente che richiede una tensione più bassa da applicare per una data corrente.
Componenti non lineari
La legge di Ohm nella sua forma base dove un raddoppio della tensione risulta in un raddoppio della corrente si applica a componenti lineari come le resistenze ordinarie. Alcuni componenti come i diodi hanno curve non lineari dove la resistenza è influenzata dalla tensione applicata.
La legge di Ohm è uno dei concetti più basilari dell’ingegneria elettrica ed elettronica. Il concetto di un elemento che ha una certa resistenza che determina la quantità di corrente che lo attraversa per una certa tensione è la chiave per il funzionamento di quasi tutti i circuiti.
Altri concetti di base:
Voltaggio Corrente Resistenza Capacità Trasformatori di potenza Rumore RF Decibel, dB Q, fattore di qualità
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