Quando si parla di elettrotecnica, di elettricità, di circuiti, un nome che ricorre spesso è quello di Ohm e delle sue leggi. Ma prima di addentrarci nei segreti di questi fondamentali principi, scopriamo chi è questo scienziato.
Georg Simon Alfred Ohm, è un un fisico e matematico tedesco. Deve la sua fama agli studi sulla cella elettrochimica inventata da Alessandro Volta; egli scoprì che esiste una relazione diretta tra la differenza di potenziale o tensione elettrica e l’intensità del flusso di corrente elettrica nella materia.
A lui dobbiamo diverse leggi fondamentali dell’elettrotecnica, tra cui la prima e la seconda Legge di Ohm.
Ricordando il concetto di elettricità, ossia un flusso di elettroni nella materia (vedi: L’elettricità e i suoi segreti) e che, per materia intendiamo i corpi conduttori, ossia i metalli e le soluzioni saline, la prima legge di Ohm ci consente di comprendere quali siano le relazioni elettriche che si instaurano tra i diversi corpi o parti di essi.
La prima legge di Ohm afferma che:
tra la differenza di potenziale o tensione elettrica ai due estremi di un conduttore e la corrente che passa al suo interno, esiste una relazione di proporzionalità diretta.
Questa Legge spiega semplicemente come esista una relazione diretta tra una tensione elettrica e l’intensità di corrente che essa genera in un corpo.
Per comprendere meglio questo concetto, iniziamo con il trascrivere la formula della prima legge di Ohm:
V = I * R
( TENSIONE = INTENSITA’ * RESISTENZA )
V rappresenta la TENSIONE ELETTRICA e si misura in Volt;
I rappresenta l’INTENSITA’ DI CORRENTE e si misura in Amphere;
R rappresenta la RESISTENZA e si misura in Ohm.
Immaginiamo di avere due corpi conduttori A & B (vedi animazione sopra) elettricamente neutri posti uno vicino all’altro, senza toccarsi. Immaginiamo, poi, di spostare alcuni elettroni dal corpo B al corpo A applicando una certa forza. In questo modo i due corpi non saranno più in equilibrio, perché al loro interno le cariche (protoni e elettroni) non saranno più uguali; il corpo A, che ha acquisito nuovi elettroni, si troverà ad avere una carica negativa, mentre il corpo B che li ha ceduti, avrà un eccesso di protoni per cui la sua carica sarà positiva. Si dice allora che, tra il corpo A e il corpo B si è creata una differenza di potenziale o tensione elettrica.
Immaginiamo a questo punto di collegare il corpo A e il corpo B con un conduttore elettrico, ad esempio un filo metallico; in natura ogni corpo è in equilibrio per cui gli elettroni essendo gli unici a potersi spostare nella materia, percorreranno il filo conduttore spostandosi a ritroso per tornare in B riportando così i corpi A e B allo stesso livello di carica elettrica, ossia in equilibrio (neutri). Questo flusso di elettroni nel conduttore, prende il nome di Intensità di corrente elettrica.
Questo spiega la relazione di proporzionalità diretta tra Tensione e Intensità. In pratica, se aumenta il numero di elettroni che spostiamo da B a A, aumenterà proporzionalmente anche il numero di elettroni che si muoverà da A verso B per riequilibrare il sistema. Quindi, se aumenta la Tensione aumenterà anche l’Intensità.
La prima legge di Ohm si completa un altro valore: R ossia la Resistenza.
La parola Resistenza, fa subito intendere che il passaggio della corrente attraverso un conduttore, non avviene gratuitamente, ma ad un costo. Questo, dipende da differenti fattori che vengono spiegati e chiariti da Ohm nella sua seconda legge.
Afferma che:
la resistenza di un conduttore è direttamente proporzionale alla sua lunghezza e inversamente proporzionale alla sua sezione.
Inoltre, dipende anche da una costante chiamata RESISTIVITA’.
Scriviamo la formula:
R rappresenta la RESISTENZA e si misura in Ohm;
ρ (rho) rappresenta la RESISTIVITA’ del materiale e si misura in Ohm per metro;
l rappresenta la LUNGHEZZA del conduttore e si misura in metri;
A rappresenta l’AREA DELLA SEZIONE del conduttore e si misura in metri2.
La formula spiega che un conduttore si oppone al passaggio della corrente elettrica in base alle caratteristiche del materiale, ossia alla sua Resistività che ha un valore costante; direttamente proporzionale alla sua lunghezza, cioè che all’aumentare della lunghezza del conduttore cresce anche la sua Resistenza e inversamente proporzionale alla sua sezione cioè che al diminuire di questa cresce il valore di R.
R rappresenta la RESISTENZA e si misura in Ohm;
In ambito internazionale, la certificazione che esprime la capacità di un dispositivo elettronico di resistere alle polveri, ai corpi solidi e all’acqua è stabilita dall’International Electrotechnical Commission (IEC) secondo lo standard internazionale IEC 60529.
