OHM: MISURE DI RESISTENZA, ESEMPI ED ESERCIZI RISOLTI - FISICO - 2026

L' ohm o ohm è l'unità di misura della resistenza elettrica appartenente al Sistema Internazionale di Unità (SI), ampiamente utilizzato nella scienza e nell'ingegneria. Prende il nome dal fisico tedesco Georg Simon Ohm (1789-1854).

Ohm era professore e ricercatore presso l'Università di Monaco, e tra i suoi numerosi contributi all'elettricità e al magnetismo c'è la definizione di resistenza attraverso il rapporto tra tensione e corrente attraverso un conduttore.

Figura 1. Vari resistori che fanno parte di un circuito. Fonte: Wikimedia Commons.

Questa relazione è nota come legge di Ohm e di solito è espressa come:

R = ΔV / I

Dove R rappresenta la resistenza elettrica, ΔV è la tensione in volt (V) e I è la corrente in ampere (A), il tutto in unità SI.

Pertanto, 1 ohm, che è anche indicato in modo intercambiabile dalla lettera greca Ω, è uguale a 1 V / A. Significa che se l'impostazione di una tensione di 1 V su un determinato conduttore provoca una corrente di 1 A, la resistenza di quel conduttore è 1 Ω.

La resistenza elettrica è un elemento del circuito molto comune che viene utilizzato in molti modi per controllare correttamente la corrente, sia che faccia parte di un circuito integrato o individualmente.

Misura della resistenza elettrica

Figura 5. Georg Simon Ohm, dal nome dell'unità di resistenza, nacque in Baviera nel 1789 e diede un contributo importante all'elettricità, all'acustica e alle interferenze delle onde luminose. Fonte: Wikimedia Commons.

Le resistenze vengono misurate con l'aiuto di un multimetro, un misuratore disponibile sia in versione analogica che digitale. I più elementari misurano tensioni e correnti continue, ma ci sono dispositivi più sofisticati con funzioni aggiuntive. Quando vengono utilizzati per misurare la resistenza, vengono chiamati ohmmetri o ohmmetri. Questo dispositivo è molto semplice da usare:

- Il selettore centrale è posto nella posizione di misura della resistenza, scegliendo una delle scale identificate con il simbolo Ω, nel caso lo strumento ne abbia più di una.

- La resistenza da misurare viene estratta dal circuito. Se ciò non è possibile, l'alimentazione deve essere interrotta.

- La resistenza è posta tra le punte o le sonde dello strumento. La polarità non ha importanza.

- Il valore viene letto direttamente sul display digitale. Se lo strumento è analogico, ha una scala contrassegnata dal simbolo Ω che si legge da destra a sinistra.

Nella figura seguente (numero 2) sono mostrati un multimetro digitale e le sue sonde o punte. Il modello ha un'unica scala per la misurazione della resistenza, indicata da una freccia.

Figura 2. Multimetro digitale. Fonte: Pixabay.

Il valore di una resistenza elettrica commerciale è spesso espresso da un codice di banda colorata all'esterno. Ad esempio, i resistori nella Figura 1 hanno bande rosse, viola, dorate, gialle e grigie. Ogni colore ha un significato numerico indicante il valore nominale, come verrà mostrato di seguito.

Codice colore per resistenze

La tabella seguente mostra i codici colore per le resistenze:

Tabella 1.

Tenendo conto che la fascia metallica è a destra, il codice viene utilizzato come segue:

- I primi due colori da sinistra a destra danno il valore di resistenza.

- Il terzo colore indica la potenza di 10 per la quale deve essere moltiplicato.

- E il quarto indica la tolleranza stabilita dal produttore.

Esempi di valori di resistenza

Come esempio diamo prima un'occhiata al resistore in primo piano, a sinistra della figura 1. La sequenza di colori mostrata è: grigio, rosso, rosso, oro. Ricorda che la fascia d'oro o d'argento deve essere a destra.

Il grigio rappresenta 8, il rosso è 2, il moltiplicatore è rosso e uguale a 10 ² = 100 e infine la tolleranza è l'oro che simboleggia il 5%. Pertanto la resistenza è 82 x 100 Ω = 8200 Ω.

Essendo la tolleranza del 5%, è equivalente in ohm a: 8200 x (5/100) Ω = 410 Ω. Pertanto, il valore della resistenza è compreso tra: 8200 - 410 Ω = 7790 Ω e 8200 + 410 Ω = 8610 Ω.

Usando il codice colore, si ha il valore nominale o di fabbrica della resistenza, ma per rendere più precisa la misura è necessario misurare la resistenza con il multimetro, come spiegato prima.

Un altro esempio per la resistenza della figura seguente:

Figura 3. Uso del codice colore in un resistore R. Fonte: Wikimedia Commons.

Abbiamo quanto segue per il resistore R: rosso (= 2), viola (= 7), verde (moltiplicare per 10 ⁵ ), quindi il resistore R nella figura è 27 x 10 ⁵ Ω. La banda di tolleranza è argento: 27 x 10 ⁵ x (10/100) Ω = 27 x 10 ⁴ Ω. Un modo per esprimere il risultato di cui sopra, arrotondando 27 x 10 ⁴ a 30 x 10 ⁴ , è:

Prefissi più utilizzati

I valori che può avere una resistenza elettrica, che è sempre positiva, sono in un range molto ampio. Per questo motivo, le potenze di 10 sono ampiamente utilizzate per esprimere i loro valori, così come i prefissi. Ecco i più comuni:

Tavolo 2.

Secondo questa notazione, la resistenza nell'esempio precedente è: (2,7 ± 0,3) MΩ.

Resistenza di un conduttore

Le resistenze sono di materiali diversi ed è una misura dell'opposizione che il conduttore ha al passaggio di corrente, come è noto, non tutti i materiali conducono allo stesso modo. Anche tra materiali considerati conduttori ci sono differenze.

La resistenza dipende da diverse caratteristiche, la più importante delle quali è:

- Geometria del conduttore: lunghezza e area della sezione trasversale.

- Resistività del materiale: indica l'opposizione che il materiale presenta al passaggio di corrente.

- Temperatura: la resistività e la resistenza aumentano con la temperatura, poiché diminuisce l'ordine interno del materiale e quindi i portatori di corrente vengono ostacolati nel loro passaggio.

Per un conduttore di sezione costante, ad una data temperatura la resistenza è data da:

R = ρ (ℓ / A)

Dove ρ è la resistività del materiale alla temperatura in questione, determinata sperimentalmente, ℓ è la lunghezza del conduttore e A è l'area della sezione trasversale.

Figura 4. Resistenza di un conduttore. Fonte: Wikimedia Commons.

Esercizio risolto

Trova la resistenza di un filo di rame di raggio 0,32 mm e lungo 15 cm, sapendo che la resistività del rame è 1,7 × 10 ^-8 Ω.m.

Soluzione

Dato che la resistività è in unità del Sistema Internazionale, la cosa più appropriata è esprimere l'area della sezione trasversale e la lunghezza in queste unità, quindi sostituire nella formula della sezione precedente:

Raggio = 0,32 mm = 0,32 × ^10-3 m

A = π (raggio ² ) = π (0,32 × ^10-3 m) ² = 3,22 x ^10-7 m ²

ℓ = 15 cm = 15 x ^10-2 m

R = ρ (ℓ / A) = 1,7 × 10 ^-8 Ω.mx (15 x 10 ^-2 m / 3,22 x 10 ^-7 m ² ) = 7.9 × 10 ^-3 Ω = 7,9 m ohm.

Riferimenti

1. Figueroa, D. (2005). Serie: Fisica per la scienza e l'ingegneria. Volume 5. Elettrostatica. A cura di Douglas Figueroa (USB).
2. Giancoli, D. 2006. Fisica: principi con applicazioni. 6 ^° . Ed Prentice Hall.
3. Resnick, R. (1999). Fisico. Vol. 2. 3 ^° in spagnolo. Compañía Editorial Continental SA de CV
4. Sears, Zemansky. 2016. Fisica universitaria con fisica moderna. 14 ^th . Ed. Volume 2.
5. Serway, R., Jewett, J. (2018). Fisica per la scienza e l'ingegneria. Volume 1. 10 ^ma . Ed. Cengage Learning.