Resistenza Elettrica

Possiamo definire la resistenza elettrica, come la caratteristica di un conduttore di opporsi al passaggio di corrente elettrica sottoposto ad una determinata tensione

Per meglio comprendere cosa sia la resistenza elettrica, possiamo ricorrere ad un' analogia idraulica. Immaginiamo una normale tubazione da giardino collegata ad un rubinetto completamente aperto, è facile capire che l'acqua incontrerà una determinata resistenza nello scorrere all'interno del tubo. Questa resistenza sarà determinata dalle caratteristiche della tubazione stessa, come la sezione la rugosità ecc. La corrente elettrica (rappresentata dal flusso dell'acqua) in modo analogo scorrerà all'interno di un conduttore trovando una resistenza più o meno maggiore a dipendenza delle caratteristiche fisiche del conduttore stesso.
In questo caso la resistenza che incontra la corrente elettrica è rappresentata dalle forze che possiedono i nuclei degli atomi costituenti il conduttore stesso rispetto agli elettroni liberi. Queste forze di fatto provocano urti tra le particelle fisse ed in movimento, sottraendo energia a queste ultime che viene trasformata in calore.
l'unita base della resistenza elettrica è l'ohm rappresentato dal simbolo Ω (pronuncia omega)

Leggi di OHM

Le leggi di ohm definiscono il rapporta tra tensione, corrente e resistenza elettrica (prima legge di ohm)e le caratteristiche che determinano la resistenza in un conduttore elettrico (seconda legge di ohm)

Prima legge di ohm

Definizione:
A temperatura costante, la tensione V applicata agli estremi di un conduttore è direttamente proporzionale all’intensità di corrente I che attraversa lo stesso
La resistenza R rappresenta appunto il rapporto tra tra tensione è corrente e viene misurato in ohm [Ω] da qui si può definire:

1 ohm [Ω] è la resistenza elettrica fra due punti di un conduttore, al quale applicando una tensione (d.d.p ) di 1 volt [V] scorra una corrente di 1 ampere [A]

Dalla definizione precedente otteniamo quindi la formula

I =
U
R

Che risolta rispetto alla resistenza ci porta ad avere:

R =
U
I

R=Resistenza R valore in ohm [Ω]

U=Tensione V valore in volt [V]

I=Corrente A valore in ampere [A]

Formula 01 - Resistenza-Tensione-Corrente

Resistenza I Legge di OHM

Seconda legge di ohm

La seconda legge di Ohm si occupa di definire la resistenza di un conduttore in relazione alle caratteristiche fisiche dello stesso
Per prima cosa consideriamo le grandezze fisiche quali la sezione e la lunghezza del conduttore.

Seziole lunghezza conduttore

Figura 02 - Area - Sezione-conduttore

Abbiamo affermato che la resistenza è rappresentata dalla forza esercitata dalle particelle fisse rispetto al flusso di elettroni liberi. Semplificando possiamo paragonare quindi la resistenza ad un attrito.
Riportando tali ragionamenti rispetto alle caratteristiche di un conduttore si può dedurre che aumentando la sua lunghezza aumenta anche il percorso che le cariche elettriche devono compiere e viceversa aumentando la sezione, aumenterà il numero di elettroni liberi.
Quindi si deduce che la resistenza di un conduttore rispetto alle sue grandezze geometriche è inversamente proporzionale alla sua sezione e direttamente proporzionale alla sua lunghezza.
Per determinare la resistenza di un conduttore non ci resta quindi che analizzare il tipo di materiale da cui è costituito. Questa caratteristica è chiamata resistenza specifica o resistività ed é indicata dal simbolo ρ (rho) la sua unità di misura è l' ohmmetro Ωm ma poichè i valori della resistenza specifica sono numeri molto piccoli si ricorre a questa altra notazione a cui non fare da qui in poi riferimento: Ωmm2/m
La resistenza specifica influisce in modo proporzionale alla resistenza del conduttore. avremo quindi la seguente formula:

R = ρ*
l
S

R=Resistenza [Ω]

ρ=Res.specifica materiale [Ωmm2/m]

l=Lunghezza [m]

S=Sezione [mm2]

Formula 02 - Resistenza di un conduttore


Grazie alla resistenza specifica ρ possiamo determinare quindi se un materiale è o meno un buon conduttore di corrente elettrica. nella Tabella 1 è possibile vedere per diversi materiali il valore della resistenza specifica, si nota che i materiali noti come buoni conduttori hanno un ρ basso viceversa i materiali considerati isolanti (porcellana, resine epossidiche, mica) hanno un ρ molto alto.
La Tabella 1 riporta anche un altro parametro chiamato coefficiente di temperatura α(alfa) questo parametro, come vedremo seguito viene utilizzato nelle formule per calcolare la variazione di resistenza in relazione alla temperatura.

Tabella 01 - Resistenza specifica di alcuni materiali e Coefficiente α riferiti a a 0°C

Materialeρ [Ωmm2/m] α0 x10-3 °C-1
Argento0,0153,8
Rame0,0164.2
Oro0,0213.9
Alluminio0,0264,3
Tungsteno0,0554,5
Stagno0,1154,3
Nichel puro0,0726
Acciaio (filo)0,1-0,254,5-5
Platino0,1-0,153,6
Carbone30-0,4
Porcellana1018
Resine epossidiche1019
Mica1020

Influenza temperatura sulla resistenza

La resistività di un materiale dipende anche dalla temperatura. L'influenza della temperatura sulla resistività dei diversi materiali non è omogenea e si comporta in modo differente da materiale a materiale. Possiamo affermare che nei metalli ad un aumento della temperatura corrisponde un aumento di resistività, viceversa nei semiconduttori (per esempio il carbone) si ha una diminuzione.
Se vogliamo calcolare il valore di una resistenza ad una determinata temperatura dovremmo ricorrere al coefficiente di temperatura α

Rt = R0*(1+ α0*Δt)

Rt=Resistenza alla temperatura t [Ω]

R0=Resistenza a 0 °C (t0) [Ω]

α0=Coefficiente di temperatura α a 0 °C (t0)

Δt=Differenza di temperatura da t a t0 [°C]

Formula 03 - Influenza temperatura sulla resistenza


Collegamento resistori nei circuiti

Nei paragrafi precedenti abbiamo parlato di resistenza dei conduttori come calcolarla e come influisca la temperatura su di essa.
I concetti espressi valgono anche per i carichi puramente ohmici (solo resistivi) presenti nei circuiti elettrici, rappresentati normalmente dai resistori (conosciuti normalmente come resistenze anche se tale definizione non è corretta) In questo paragrafo verranno esposti i concetti di collegamento in serie e parallelo e del comportamento di tensione e corrente in questi circuiti

Misure corrente tensione

Figura 03 - Circuito serie

Nel circuito a destra possiamo vedere


Misure corrente tensione

Figura 04 - Circuito parallelo

Nel circuito a destra possiamo vedere


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