TEMPO DI STUDIO: 30 MINUTI
PERIODO: NovembreLA LEGGE DI OHM
L'esperienza dimostra che al crescere della tensione agli estremi di un filo (conduttore), cresce nella stessa proporzione anche la corrente che lo attraversa. Se la tensione diventa doppia, tripla ecc. si raddoppia, si triplica ecc. la corrente.
Se l'esperienza viene ripetuta variando le dimensioni (lunghezza e sezione) del conduttore oppure variando la natura del conduttore (adottando successivamente fili di rame, alluminio, ferro ecc.) si trova ancora che il rapporto fra le diverse tensioni applicate e le rispettive correnti si conserva costante: ma questo rapporto ha un valore diverso da un caso all'altro e cioè sotto la stessa tensione, due o più conduttori diversi vengono attraversati da correnti diverse. Si esprime questo fatto sperimentale affermando che: "conduttori diversi offrono al passaggio della corrente diversa resistenza elettrica"
Intendendo, come resistenza elettrica di un conduttore, il rapporto fra il valore della tensione applicata ai capi del conduttore e il corrispondente valore dell'intensità della corrente che lo percorre.
Se pertanto, sotto l'azione della tensione V, un filo metallico è percorso da una corrente di intensità I, si dirà che esso possiede una resistenza R espressa dal rapporto
R = V/I
Se è nota la resistenza R del conduttore, si può dire che, ogni volta che fra i suoi estremi si applica una tensione qualunque V, il conduttore sarà percorso da una corrente che ha l'intensità
I = V/R
Inversamente, ogni qualvolta un conduttore di resistenza R è percorso da una corrente d'intensità I, fra i suoi capi terminali si manifesta una differenza di potenziale (caduta di tensione o caduta ohmica) il cui valore è dato dal prodotto
V = R I
Questi fatti sperimentali e le relazioni corrispondenti costituiscono la legge di Ohm. Se il numero di volt che misura la tensione V applicata agli estremi del conduttore è in particolare uguale al numero di ampere che misura la corrente I, il valore del rapporto fra tensione e corrente risulta uguale a 1: si dirà allora che: "il conduttore considerato ha la resistenza elettrica unitaria"
Ogni conduttore che soddisfa a questa condizione realizza in sé quella resistenza elettrica che è assunta come unità di misura della resistenza.
Tale unità rappresenta la resistenza di quel conduttore che richiede ai suoi capi la tensione di 1V per essere attraversato dalla corrente di 1A.
In onore del fisico tedesco George Simon Ohm, l'unità di resistenza elettrica è denominata ohm e indicata col simbolo W . Si pone quindi
Sostenendo che un filo ha la resistenza elettrica di 10 W , si esprime che quel filo richiede ai capi una tensione di 10V per ogni ampere di corrente che lo attraversi.
Se quel filo deve essere percorso da 2A, esso richiede ai suoi capi estremi una tensione del valore di 20V.
Ad esempio: se il filamento di una lampada a incandescenza, alimentato alla tensione di 220V, è attraversato dalla corrente di 0,5A si dirà che il filamento in questione ha una resistenza elettrica
R = U/I = 220/0,5 = 440 W
In pratica, oltre l'ohm, si usano spesso:
il kiloohm ( 1kW =103 W)
il megaohm (1MW =106 W)
come unità di misura per le grandissime resistenze;
il milliohm (1mW =10-3W )
oppure il microohm (1 mW = 10-6 W )
per la misura delle resistenze piccole e piccolissime.
Un materiale che presenti una resistenza elettrica dell'ordine dei megaohm sarà naturalmente un cattivo conduttore, perché anche sotto una tensione relativamente elevata sarà attraversato da una corrente piccola: sotto la tensione di 1V, un conduttore di resistenza uguale a 1MW è attraversato da una corrente di 1mA.
Talvolta si preferisce scrivere la legge di Ohm, anziché nella forma V=RI che esprime la proporzionalità fra tensione e corrente, nell'altra forma
I = G U
Ciò stabilisce la proporzionalità fra corrente e tensione.
La grandezza G è chiamata conduttanza ed è legata alla resistenza R della relazione
G = I/U = 1/R
La sua unità di misura è l'inverso dell'ohm ed è denominata siemens (S), in onore dell’inventore tedesco Werner Von Siemens:
Conduttori con elevata resistenza presentano bassa conduttanza e viceversa.
Ad esempio, il filamento della lampada ad incandescenza considerata in precedenza presenta una conduttanza del valore
G = I/V = 0,5/220 = 0,0023 S
Il simbolo grafico della resistenza e della conduttanza è stato normalizzato come indicato in figura
Simboli grafici per resistenza R o conduttanza G
I tratti a linea intera rappresentano collegamenti a resistenza nulla o a conduttanza infinita.
