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Che cos'è la legge di Ohm?

9 Maggio 2021 | Fondamenti, Tester

La legge di Ohm è una formula utilizzata per calcolare la relazione tra tensione, corrente e resistenza in un circuito elettrico.

Per gli studenti di elettronica, la legge di Ohm (E = IR) è di importanza fondamentale quanto lo è l'equazione della relatività di Einstein (E = mc²) per i fisici.

E = I x R

Vale a dire, tensione = corrente x resistenza oppure volt = ampere x ohm oppure V = A x Ω.

La legge di ohm, così denominata dal nome del fisico tedesco Georg Ohm (1789-1854), si riferisce alle grandezze fondamentali che agiscono nei circuiti:

GrandezzaSimbolo della
legge di Ohm
Unità di misura
(abbreviazione)
Ruolo nei circuitiSignificato dei simboli:
TensioneEVolt (V)Pressione che attiva il flusso di elettroniE = forza elettromotrice (termine obsoleto)
CorrenteIAmpere, amp (A)Portata del flusso di elettroniI = intensità
ResistenzaROhm (Ω)Inibitore del flussoΩ = omega, lettera greca

Se almeno due di questi valori sono noti, i tecnici possono rielaborare la legge di Ohm per calcolare anche il terzo. È sufficiente modificare la piramide nel modo seguente:

Come rielaborare la formula della legge di Ohm.

Se si conoscono la tensione (E) e la corrente (I) e si vuole conoscere la resistenza (R), eliminare con la X la R dalla piramide e calcolare l'equazione con gli altri elementi (vedere in precedenza la prima piramide o quella più a sinistra).

Nota: La resistenza non può essere misurata in un circuito in funzione; pertanto, la legge di Ohm è utile soprattutto quando occorre calcolarla. Invece di spegnere il circuito per misurare la resistenza, un tecnico può determinare il valore di R utilizzando la precedente variante della legge di Ohm.

Se invece si conoscono sia la tensione (E), sia la resistenza (R) e si vuole conoscere la corrente (I), eliminare con la X la I ed eseguire il calcolo con i due simboli rimanenti (vedere la precedente la piramide centrale).

Se si conoscono la corrente (I) e la resistenza (R) e si vuole conoscere la tensione (E), moltiplicare le semipiramidi inferiori (vedere in precedenza la terza piramide o quella più a destra).

Provare a eseguire qualche calcolo di prova su un semplice circuito serie che comprende solo una sorgente di tensione (batteria) e una resistenza (lampada). In ciascun esempio sono noti due valori. Utilizzare la legge di Ohm per calcolare il terzo.

Esempio 1: Si conoscono i valori di tensione (E) e resistenza (R).

Valori noti di tensione e resistenza mostrati in un circuito

Qual è la corrente nel circuito?

I = E/R = 12 V/6 Ω = 2 A

Esempio 2: Si conoscono i valori di tensione (E) e corrente (I).

Valori noti di tensione e corrente mostrati in un circuito

Qual è la resistenza ingenerata dalla lampada?

R = E/I = 24 V/6 A = 4 Ω

Esempio 3: Si conoscono i valori di corrente (I) e resistenza (R). Qual è la tensione?

Valori noti di corrente e resistenza mostrati in un circuito

Qual è la tensione nel circuito?

E = I x R = (5 A)(8 Ω) = 40 V

Quando Ohm pubblicò la sua formula nel 1827, la sua scoperta principale fu che la corrente elettrica che attraversa un conduttore è direttamente proporzionale alla tensione applicata ai suoi capi. In altre parole, è necessario un volt di pressione per spingere un ampere di corrente attraverso un ohm di resistenza.

Cosa è possibile convalidare utilizzando la legge di Ohm

La legge di Ohm può essere utilizzata per convalidare i valori statici dei componenti di un circuito, i livelli di corrente, le tensioni di alimentazione e le cadute di tensione. Se, ad esempio, uno strumento di misura rileva una misura di corrente superiore al normale, potrebbe significare che la resistenza è diminuita o che la tensione è aumentata, con conseguente situazione di alta tensione. Ciò potrebbe indicare un problema di alimentazione o di circuito.

Nei circuiti in corrente continua (DC), una misura di corrente inferiore al normale potrebbe indicare che la tensione è diminuita o che la resistenza del circuito è aumentata. Possibili cause di aumento di resistenza sono collegamenti difettosi o allentati, corrosione e/o componenti danneggiati.

I carichi all'interno di un circuito assorbono corrente elettrica. I carichi possono essere componenti di varia natura: piccoli dispositivi elettrici, computer, elettrodomestici oppure un potente motore. La maggior parte di questi componenti (carichi) è dotata di una targhetta identificativa o di una etichetta adesiva informativa. Queste targhette identificative riportano la certificazione riguardo alla sicurezza e molteplici valori di riferimento.

I tecnici consultano le targhette sui componenti per conoscere i valori di riferimento di tensione e corrente. Se, durante i test, i tecnici rilevano che i loro multimetri digitali o d multimetri a pinza non registrano valori consueti, possono utilizzare la legge di Ohm per rilevare quale parte del circuito funziona in modo anomalo e quindi determinare dove può risiedere il problema.

Nozioni di base di scienza dei circuiti

I circuiti, come qualsiasi altro materiale, sono fatti di atomi. Gli atomi sonocostituiti da particelle subatomiche:

  • Protoni (con carica elettrica positiva)
  • Neutroni (senza carica)
  • Elettroni (con carica negativa)

Gli atomi sono legati tra loro grazie alle forze di attrazione che si sviluppano tra il nucleo e gli elettroni dell'atomo nel suo guscio esterno. Quando sono influenzati da una tensione, gli atomi di un circuito iniziano a riformarsi e i loro componenti esercitano un potenziale di attrazione denominato differenza di potenziale. Gli elettroni liberi si muovono verso i protoni con cui si attraggono a vicenda, creando un flusso di elettroni (corrente). Qualsiasi materiale nel circuito che limita questo flusso è considerato una resistenza.

Riferimento: Digital Multimeter Principles di Glen A. Mazur, American Technical Publishers.

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