Resistenza elettrica
Che cos'è la resistenza elettrica?
La resistenza elettrica è una proprietà fisica di un materiale che rappresenta la capacità di un conduttore di opporsi al passaggio della corrente elettrica.
La resistenza non è da confondere con il resistore che è invece il componente vero e proprio che si inserisce nei circuiti. Spesso nella pratica i due termini però sono utilizzati come sinonimi.
I conduttori di tipo ohmico obbediscono alla prima legge di Ohm per cui la resistenza elettrica è una grandezza derivata dal rapporto tra la differenza di potenziale applicata ai capi del conduttore e la corrente che lo attraversa:
R = ΔV / i
Tale rapporto è costante e la curva caratteristica del grafico i-ΔV è una retta passante per l'origine.
Da cosa dipende la resistenza elettrica
La resistenza elettrica non dipende direttamente né dalla differenza di potenziale a cui si porta il conduttore né dalla corrente che lo attraversa, in quanto il rapporto tra queste due quantità è sempre costante e rappresenta appunto la resistenza.
Allora da cosa dipende la resistenza elettrica di un conduttore? La risposta a questa domanda è fornita dalla seconda legge di Ohm.
Seconda legge di Ohm
La resistenza elettrica di un materiale dipende dalle caratteristiche fisiche del conduttore e dal materiale stesso di cui è composto.
In particolare la seconda legge di Ohm afferma che la resistenza R è pari a:
R = ρ ∙ L / S
in cui:
- ρ è il coefficiente di resistività tipico di ogni materiale e si misura in Ω∙m;
- L è la lunghezza del conduttore;
- S la sua sezione.
Dunque si può affermare correttamente che la resistenza elettrica di un conduttore è direttamente proporzionale alla lunghezza del conduttore ed inversamente proporzionale alla sua sezione.
Esistono resistori specifici per ogni tipo di applicazione: se lo scopo ad esempio è quello di trasportare energia elettrica attraverso cavi per la minima dispersione di energia e quindi per ottenere un valore molto basso di resistenza si utilizzeranno cavi di rame che ha un coefficiente di resistività basso con uno spessore considerevole.
Se invece lo scopo è quello di riscaldare, ad esempio come in una stufetta elettrica, allora la scelta del materiale e delle sue caratteristiche fisiche sarà tale da avere un valore di resistenza elevato.
Potenza dissipata
La potenza dissipata da una resistenza R è data da:
P = R ∙ i2 la misura è in watt [W]
Utilizzando la prima legge di Ohm la potenza è anche esprimibile in termini di tensione V applicata alla resistenza come:
P = V2 / R = V ∙ i
L'energia dissipata per effetto Joule da un resistore non è altro che il prodotto della potenza per il tempo di utilizzo:
E = P ∙ Δt
L'unità di misura dell'energia elettrica dissipata per effetto Joule è il joule ma nella pratica quotidiana molto spesso si utilizza il Kwh. La chiave di conversione è la seguente:
E = 1000 W ∙ 1 h = 1000 W ∙ 3600 s = 3,6∙ 106 J = 1 Kwh
Il joule infatti è una unità di misura troppo piccola e per comodità si utilizza il Kwh valendo 1 Kwh ben 3600000 J.
Resistenze in parallelo
Per collegare due o più resistenze in parallelo basta unire il capo iniziale di un resistore direttamente col capo iniziale di un altro.
Le resistenze collegate in parallelo sono soggette alla medesima differenza di potenziale ai loro capi:
Per calcolare la resistenza equivalente di due o più resistenze poste in parallelo bisogna sapere che il reciproco della resistenza equivalente è la somma dei reciproci di ciascuna resistenza:
In tal modo si ottiene una resistenza equivalente minore di ciascuna resistenza presente nel sistema.
Nel caso specifico di due resistenze poste in parallelo la resistenza equivalente è pari a:
per cui se le due resistenze sono uguali e pari a R la resistenza equivalente sarà R/2.
Nei circuiti domestici tutti gli utilizzatori sono collegati tra di loro in parallelo in modo da usufruire della stessa tensione (solitamente 220 V) e poter operare indipendentemente l'uno dall'altro.
Resistenze in serie
Per collegare due o più resistenze in serie basta unire il capo terminale di un resistore direttamente col capo iniziale di un altro.
Le resistenze collegate in serie sono attraversate tutte dalla medesima intensità di corrente i:
Per calcolare la resistenza equivalente di un sistema di più resistenze in serie basta sommare ogni singola resistenza.
Per cui il valore di resistenza equivalente che si ottiene è sicuramente maggiore di ogni singola resistenza:
Req = R1 + R2 + ... + Rn
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