Fa così caldo che il condizionatore mi ha denunciato per sfruttamento.
LA RESISTENZA
… studiare, studiare ed ancora studiare,
è il solo modo di capire quanto possa
essere grande sia la propria ignoranza!
La resistenza
La resistenza è quella proprietà di un circuito elettrico che
si oppone al passaggio di corrente.
La resistenza è misurata in Ohm . Più alta è la resistenza
in un circuito elettrico minore sarà il flusso di corrente .
Il simbolo utilizzato per la resistenza è la lettera greca
omega Ω .
Se un circuito con una pressione elettrico di 1 volt
provoca lo scorrimento di una corrente di 1 ampere,
allora il circuito ha una resistenza di 1 Ω .
Come abbiamo accennato, la resistenza è ciò che si
oppone al libero flusso della corrente in ogni circuito .
La resistenza è misurata in Ohm e il simbolo di resistenza
è Ω, anche se per le equazioni (che useremo al più presto)
la lettera ' R ' viene spesso utilizzata per comodità grafica .
Rame e argento sono conduttori di corrente elettrica molto buoni. Quando la medesima fem
( tensione ) viene applicata attraverso un filo di ferro di dimensioni equivalenti ad uno di
rame od argento , soltanto circa un sesto del flusso scorre nel filo. Il Ferro può essere
considerato un conduttore mediocre.
Quando la stessa tensione (fem) è applicato attraverso un filo della stessa lunghezza, ma
costituito di gomma o di vetro , nessun elettrone si muove . Questi materiali sono isolanti .
Gli isolanti vengono utilizzati tra i conduttori quando si desidera evitare che la corrente
elettrica possa scorrere tra loro. Per essere più preciso, in un normale "circuito elettrico" il
flusso di corrente negli isolanti è trascurabile o addirittura inesistente.
L'argento è uno dei migliori conduttori ed il vetro è uno dei migliori isolanti.
Tra questi due estremi si trovano molti materiali con caratteristiche di conduzione intermedie.
Tali materiali possono essere catalogati riguardo alla loro capacità conduzione, ma è più
usuale considerarli secondo le loro capacità di resistenza al flusso di corrente.
Il vetro (a freddo ) resiste completamente il flusso di corrente, il Ferro resiste molto meno
mentre l'Argento offre una minima resistenza al flusso di corrente .
La resistenza alla corrente che un filo, o altro materiale conduttore, offrirà alla corrente
dipende da quattro fattori fisici :
1 . Il tipo di materiale di cui è fatto ( argento , ferro , ecc.)
2 . La lunghezza (più è lungo, più alta sarà la sua resistenza ) .
3 . Area della sezione trasversale del conduttore (più è ampia l'area, più molecole con
elettroni liberi e minore sarà la resistenza ) .
4 . Temperatura ( più è caldo , più alta sarà la resistenza , eccetto carbonio e altri
materiali semiconduttori ) .
Un pezzo di filo d'argento di determinate dimensioni avrà meno resistenza di un filo
di ferro avente le stesse dimensioni . È ragionevole supporre che se un 1 metro di filo ha la
resistenza di un 1 ohm, 2 metri dello stesso filo avranno 2 ohm di resistenza .
Analogamente, se un pezzo 1 metro di filo ha la resistenza di 1 ohm, due pezzi di questo
filo affiancati offrirnno due volte l'area della sezione trasversale , quindi condurranno due
volte la medesima corrente e quindi avremo ottenuto la metà resistenza precedente.
La formula di base per calcolare la resistenza di un filo è :
R = ρL / A
dove :
R = resistenza in ohm .
ρ = resistività del materiale in ohm per metro cubo .
L = lunghezza in metri .
A = area della sezione trasversale del filo in metri quadrati .
( ρ , è una lettera greca chiamata ' rho ' )
RESISTIVITÀ ρ
Dato che la resistenza di un filo (o qualsiasi altro materiale ) dipende dalla sua area e quindi
anche dalla sua forma , dobbiamo avere una forma standard per confrontare le proprietà di
conduzione di materiali diversi.
Questo standard è un cubo di 1 metro di lato .
La resistenza misurata tra le facce opposte del cubo è chiamato resistività .
La Resistività non deve essere confusa con la resistenza.
La resistività di un materiale è la resistenza misurata per un cubo Standard di tale
materiale
Tipo di Resistività
materiale (Ohm per metro
cubo a 20°C)
Argento
Rame
Alluminio
Oro
Ottone
Ferro
Nikel
Tungsteno
Manganese
1.62 x 10-8
1.76 x 10-8
2.83 x 10-8
2.44 x 10-8
3.9 x 10-8
9.4 x 10-8
7.24 x 10-8
5.48 x 10-8
45 x 10-8
Se si guarda la tabella a lato si vedrà per esempio
che la resistività del rame è 1.76x 10-8 . La parte di
questo numero mostrato come 10-8 viene chiamato
esponente ed il "-8" significa che il punto decimale
deve essere spostato 8 posti a sinistra. Se prendiamo
1.76 e spostiamo il punto decimale 8 posti a sinistra
otteniamo : 0.000 000 0176 Ohm per metro cubo
Questa è davvero una resistenza molto bassa .
È la resistenza che avremmo misurata tra le facce
opposte di un metro cubo di rame solido .
Ricorda! La Resistività non è la resistenza .
La Resistività è la misura della resistenza del
materiale di una forma standard per consentirci di
confrontare quanto bene il materiale conduce oppure
resiste rispetto ad altri materiali .
Il materiale conduttore più comune utilizzato in radio è , naturalmente , rame , perché è un
buon conduttore e relativamente economico . Si può vedere nella tabella che l'alluminio non
è così buon conduttore come rame . Tuttavia , l'alluminio è usato per conduttori più di
qualsiasi altro materiale a causa del suo peso leggero . Nella distribuzione linea elettrica
aerea, il peso è un parametro molto importante, quindi la scelta del conduttore cade
sull'alluminio.
Nelle radio-comunicazioni , le antenne sono in alluminio, sempre a causa del peso leggero
CALCOLO DELLA RESISTENZA DI UN FILO .
Una lunghezza 100 metro di filo di rame è usato per avvolgere il primario di un trasformatore
e il filo ha un diametro di 0,5 millimetri. Qual è la resistenza dell'avvolgimento ?
soluzione :
Dobbiamo usare l'equazione R = ρL / A
Dal momento che il filo è di rame dalla tabella della resistività abbiamo un ρ di
1.76x10 - 8 per il rame .
La lunghezza ( L ) = 100 metri .
Dobbiamo calcolare ' A ' ( l'area della sezione trasversale ) dalla formula dell'area di
un cerchio .
A = Bd2 / 4 dove B = Un'altra lettera greca Pi costante matematica , approssimata
a 22/7
d = diametro del cerchio (filo ) .
A = 22/7 x ( 0,5 x 10-3 ) 2/4
A = 3,142 x 0,00000025 / 4
A = 0,000000196375 metri quadrati
R = ρL / A
R = 1.76x10 -8 x 100 / 0,000000196375
R = 8.96 ohm
Tuttavia, è necessario comprendere appieno ciò che l'equazione ci suggerisce, quindi
cerchiamo di guardarla di nuovo .
R = ρL / A cosa significa davvero questa?
Dovremo guardare il numeratore e il denominatore separatamente .
R = ρL
Questo sta a dire che la resistenza è direttamente proporzionale alla resistività e alla
lunghezza.
Ogni cambiamento del tipo di materiale(da cui dipende ρ) o lunghezza del conduttore,
influenza la R. Se si aumenta ρ o lunghezza del filo di un fattore di 2 allora così fa R.
In altre parole , raddoppiando la lunghezza di un filo raddoppia la sua resistenza .
Se aumentiamo la lunghezza da 3,25 volte la resistenza aumenta 3,25 volte . Quindi,
l'equazione ci dice che R è direttamente proporzionale alla lunghezza e resistività .
L'area della sezione trasversale risiede nel denominatore dell'equazione.
Ignorando per comodità il numeratore, possiamo riscrivere questa relazione come :
R = 1 / A
Questo significa che la resistenza è inversamente proporzionale alla sezione trasversale A.
Se l'area della sezione trasversale di un filo dovesse essere raddoppiato allora la sua
resistenza risulterebbe dimezzata . Sarebbe la stessa come se torcessimo due fili insieme e
li usassimo come uno . Se l'area della sezione trasversale di un filo è stato aumentato di
4,5 volte risulterebbe che la resistenza fosse R/4.5 di quello che originariamente era.
Abbiamo evitato di introdurre la temperatura nei nostri calcoli . La resistenza di metalli
aumenta con la temperatura, ma parleremo di questo in seguito .
Nel mondo reale , i conduttori non sono rotondi . Anche filo non è veramente rotondo,
il circuito di rame a bordo pista di un circuito stampato non è sicuramente rotondo .
In questi casi lavoriamo con la sezione trasversale indicata dal costruttore.
La resistenza è direttamente proporzionale alla
lunghezza ed alla resistività e inversamente
proporzionale all'area della sezione trasversale
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