Resistenza ohm, esempi e misure di esercizio risolte

Lui ohm U Ohmio è l'unità di misura della resistenza elettrica appartenente al sistema internazionale delle unità (SI), ampiamente utilizzata nella scienza e ingegneria. Questo fu nominato in onore del fisico tedesco Georg Simon Ohm (1789-1854).

Ohm era professore e ricercatore all'Università di Monaco, e tra i suoi numerosi contributi all'elettricità e al magnetismo c'è la definizione di resistenza attraverso la relazione tra la tensione e la corrente che un conducente sta attraversando. 

Figura 1. Resistenze varie che fanno parte di un circuito. Fonte: Wikimedia Commons.

Questa relazione è conosciuta come la legge di Ohm ed è generalmente espressa come: 

R = Δv/i

Dove R rappresenta la resistenza elettrica, ΔV è la tensione in Volt (V) e i è la corrente in AMP (A), tutto nelle unità se.

Pertanto, 1 ohm, che è anche indicato in modo intercambiabile con la lettera greca ω, è uguale a 1 V/A. Significa che se si stabilisce una tensione di 1 V attraverso un determinato driver, provoca una corrente di 1 a, la resistenza di detto driver è 1 Ω.

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

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Misurazione della resistenza elettrica

Figura 5. Georg Simon Ohm, il cui nome porta l'unità per la resistenza, è nato in Baviera nel 1789 e ha dato grandi contributi all'elettricità, all'acustica e all'interferenza delle onde luminose. Fonte: Wikimedia Commons.

Le resistenze sono misurate con l'aiuto di un multimetro, un metro che si presenta in versioni analogiche e digitali. Le più basi misurano tensioni e correnti dirette, ma ci sono dispositivi più sofisticati con funzioni aggiuntive. Quando usati per misurare la resistenza sono chiamati ohmetter o ohmimetri. Questo dispositivo è molto semplice da usare:

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- Il selettore centrale è posizionato nella posizione per misurare la resistenza, scegliendo una delle scale identificate con il simbolo ω, nel caso in cui lo strumento abbia più di uno in più di uno.

- La resistenza alla misurazione viene estratta dal circuito. Se non possibile, l'alimentazione è necessaria per disattivare.

- Viene posizionata la resistenza tra le punte o le sonde dello strumento. La polarità non ha importanza.

- Il valore viene letto direttamente sullo schermo digitale. Se lo strumento è analogico, ha una scala marcata con il simbolo ω che viene letto da destra a sinistra.

Nella figura seguente (numero 2), sono mostrati un multimetro digitale e le sue sonde o punte. Il modello ha solo una scala per misurare la resistenza, indicata con una freccia.

figura 2. Multimetro digitale. Fonte: Pixabay.

Spesso il valore di una resistenza elettrica commerciale è espresso da un codice di bande colorate all'estero. Ad esempio, le resistenze della Figura 1 hanno bande rosse, viola, gialle e grigie. Ogni colore ha un significato numerico che indica il valore nominale, come verrà mostrato allora.

Codice colore per resistenze

Nella tabella seguente compaiono i codici colorati per i resistori:

Tabella 1.

Tenendo conto del fatto che la banda metallica è giusta, il codice viene utilizzato come segue:

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

- Il terzo colore indica la potenza di 10 con cui deve essere moltiplicata.

- E il quarto indica la tolleranza stabilita dal produttore.

Esempi di valori di resistenza

Ad esempio, vediamo la resistenza in primo piano, a sinistra della Figura 1. La sequenza colorata mostrata è: grigio, rosso, rosso, oro. Ricorda che la banda d'oro o d'argento deve avere ragione.

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Il grigio rappresenta 8, il rosso è 2, il moltiplicatore è rosso e pari a 10² = 100 e infine, la tolleranza è dorata che simboleggia il 5%. Pertanto la resistenza vale 82 x 100 Ω = 8200 Ω.

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

Attraverso il codice colorato c'è il valore di fabbrica nominale o resistenza, ma per specificare la misura, è necessario misurare la resistenza con il multimetro, come spiegato in precedenza.

Un altro esempio per la resistenza della seguente figura:

Figura 3. Uso del codice colore in una resistenza R. Fonte: Wikimedia Commons.

Abbiamo quanto segue per la resistenza r: rosso (= 2), viola (= 7), verde (moltiplica per 10⁵), quindi la resistenza R della figura vale 27 x 10⁵ Ω. La banda di tolleranza è argento: 27 x 10⁵ x (10/100) ω = 27 x 10⁴ Ω. Un modo per esprimere il risultato precedente, arrotondando 27 x 10⁴ A 30 x 10⁴, È:

R = (27 ± 3) × 10⁵ Ω = (2.7 ± 0.3) × 10⁶ Ω 

Prefissi più usati

I valori che può avere una resistenza elettrica, che è sempre positiva, sono in una gamma molto ampia. Pertanto, i poteri di 10 vengono utilizzati per esprimere i loro valori, nonché i prefissi. Successivamente il più solito:

Tavolo 2.

Secondo questa notazione, la resistenza dell'esempio precedente è: (2.7 ± 0.3) Mω.

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Resistenza al conduttore

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

La resistenza dipende da diverse caratteristiche, essendo la più importante:

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

- Resistività del materiale: indica l'opposizione presentata dal materiale al passaggio della corrente.

- Temperatura: resistività e resistenza aumentano con la temperatura, poiché il sistema interno del materiale diminuisce e quindi i portatori attuali sono ostacolati il ​​loro passaggio.

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

R = ρ (ℓ/a)

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

Figura 4. Resistenza al conduttore. Fonte: Wikimedia Commons.

Esercizio risolto

Trova la resistenza di un filo di rame 0.Raggio di 32 mm e lungo 15 cm, sapendo che la resistività del rame è 1.7 × 10^-8 Ω.M.

Soluzione

Poiché la resistività è nelle unità del sistema internazionale, la più appropriata è esprimere l'area di cross -sectional e la lunghezza in queste unità, quindi sostituire la sezione precedente:

Radio = 0.32 mm = 0.32 × 10^-3 M

A = π (radio²) = π (0.32 × 10^-3 M)² = 3.22 x 10^-7 M²

ℓ = 15 cm = 15 x 10^-2 M

R = ρ (ℓ/a) = 1.7 × 10^-8 Ω.M X (15 x 10^-2 M / 3.22 x 10^-7 M² ) = 7.9 × 10^-3 Ω = 7.9 m-ohm.

Riferimenti

1. Figueroa, d. (2005). Serie: Physics for Science and Engineering. Volume 5. Elettrostatica. A cura di Douglas Figueroa (USB).
2. Giancoli, d.  2006. Fisica: principi con applicazioni. 6^th. Ed Prentice Hall.
3. Resnick, r. (1999). Fisico. Vol. 2. 3^RA in spagnolo. Azienda editoriale continentale S.A. di c.V.
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. Apprendimento del Cengage.