⚡ Le leggi di Ohm

1. Quando applichiamo una differenza di potenziale

Quando ai capi di un conduttore applichiamo una differenza di potenziale (d.d.p.), nel materiale si genera una corrente elettrica: le cariche libere (negli stessi metalli: gli elettroni) vengono spinte dal campo elettrico interno.

Corrente elettrica: è il flusso ordinato di cariche. Si misura in Ampere (A).
Tensione (d.d.p.): è l’energia fornita a ogni carica per muoversi nel circuito. Si misura in Volt (V).

2. Materiali ohmici e Prima Legge di Ohm

In alcuni materiali, detti ohmici, la corrente prodotta è direttamente proporzionale alla tensione applicata. In questi casi vale la Prima Legge di Ohm:

V = R · I

La costante di proporzionalità è la resistenza R, che misura quanto un conduttore si oppone al passaggio della corrente. L’unità di misura è l’Ohm (Ω).

Definizione operativa di 1 Ohm: è la resistenza di un conduttore che, in corrispondenza di una d.d.p. di 1 V, fa passare una corrente di 1 A.

3. Interpretazione microscopica della resistenza

A livello microscopico gli elettroni si muovono in modo caotico nel reticolo cristallino del conduttore. Quando applichiamo una d.d.p., gli elettroni acquisiscono una velocità di deriva diretta, ma continuano a urtare gli ioni del reticolo.

Questi urti generano una sorta di “attrito elettrico” interno: l’energia persa dagli elettroni si trasforma in calore (effetto Joule). La resistenza è quindi legata a questi urti e alla struttura microscopica del materiale.

4. Il grafico caratteristico I–V

Il grafico che rappresenta la relazione tra corrente I e tensione V si chiama grafico caratteristico.

Conduttori ohmici

Il grafico I–V è una retta passante per l’origine.
La pendenza della retta è data da 1/R, che si chiama conducibilità.
Maggiore è la pendenza della retta, minore è la resistenza.

Conduttori non ohmici

Il grafico I–V non è lineare.
La resistenza varia con la corrente o con la tensione.
Esempi: lampadine a incandescenza, diodi, LED.

5. Seconda Legge di Ohm

La resistenza di un filo conduttore dipende da:

Lunghezza L: più il filo è lungo, più la resistenza è grande.
Superficie della sezione A: più la sezione è grande, più la resistenza è piccola.
Materiale, tramite una grandezza chiamata resistività ρ.

R = ρ · L / A

La resistività ρ è una costante caratteristica del materiale: dipende dalla struttura microscopica, dal tipo di legame tra gli atomi e dalla temperatura. È bassa nei metalli (buoni conduttori) e molto alta negli isolanti

6. Collegamenti di resistenze

Resistenze in serie

La resistenza totale è la somma delle singole resistenze:

R_tot = R₁ + R₂ + ...

Resistenze in parallelo

L’inverso della resistenza totale è la somma degli inversi:

1 / R_tot = 1 / R₁ + 1 / R₂ + ...

7. Cosa ricordare

La legge di Ohm vale solo per i materiali ohmici.
La resistenza dei metalli aumenta con la temperatura.
Il grafico caratteristico I–V è fondamentale per capire il comportamento di un componente.