La legge di Ohm è una formula utilizzata per calcolare la relazione tra tensione, corrente e resistenza in un circuito elettrico.
Per gli studenti di elettronica, la legge di Ohm (E = IR) è di importanza fondamentale quanto lo è l'equazione della relatività di Einstein (E = mc²) per i fisici.
E = I x R
Vale a dire, tensione = corrente x resistenza oppure volt = ampere x ohm oppure V = A x Ω.
La legge di ohm, così denominata dal nome del fisico tedesco Georg Ohm (1789-1854), si riferisce alle grandezze fondamentali che agiscono nei circuiti:
| Grandezza | Simbolo della legge di Ohm | Unità di misura (abbreviazione) | Ruolo nei circuiti | Significato dei simboli: |
|---|---|---|---|---|
| Tensione | E | Volt (V) | Pressione che attiva il flusso di elettroni | E = forza elettromotrice (termine obsoleto) |
| Corrente | I | Ampere, amp (A) | Portata del flusso di elettroni | I = intensità |
| Resistenza | R | Ohm (Ω) | Inibitore del flusso | Ω = omega, lettera greca |
Se almeno due di questi valori sono noti, i tecnici possono rielaborare la legge di Ohm per calcolare anche il terzo. È sufficiente modificare la piramide nel modo seguente:
Se si conoscono la tensione (E) e la corrente (I) e si vuole conoscere la resistenza (R), eliminare con la X la R dalla piramide e calcolare l'equazione con gli altri elementi (vedere in precedenza la prima piramide o quella più a sinistra).
Nota: La resistenza non può essere misurata in un circuito in funzione; pertanto, la legge di Ohm è utile soprattutto quando occorre calcolarla. Invece di spegnere il circuito per misurare la resistenza, un tecnico può determinare il valore di R utilizzando la precedente variante della legge di Ohm.
Se invece si conoscono sia la tensione (E), sia la resistenza (R) e si vuole conoscere la corrente (I), eliminare con la X la I ed eseguire il calcolo con i due simboli rimanenti (vedere la precedente la piramide centrale).
Se si conoscono la corrente (I) e la resistenza (R) e si vuole conoscere la tensione (E), moltiplicare le semipiramidi inferiori (vedere in precedenza la terza piramide o quella più a destra).
Provare a eseguire qualche calcolo di prova su un semplice circuito serie che comprende solo una sorgente di tensione (batteria) e una resistenza (lampada). In ciascun esempio sono noti due valori. Utilizzare la legge di Ohm per calcolare il terzo.
Esempio 1: Si conoscono i valori di tensione (E) e resistenza (R).
Qual è la corrente nel circuito?
I = E/R = 12 V/6 Ω = 2 A
Esempio 2: Si conoscono i valori di tensione (E) e corrente (I).
Qual è la resistenza ingenerata dalla lampada?
R = E/I = 24 V/6 A = 4 Ω
Esempio 3: Si conoscono i valori di corrente (I) e resistenza (R). Qual è la tensione?
Qual è la tensione nel circuito?
E = I x R = (5 A)(8 Ω) = 40 V
Quando Ohm pubblicò la sua formula nel 1827, la sua scoperta principale fu che la corrente elettrica che attraversa un conduttore è direttamente proporzionale alla tensione applicata ai suoi capi. In altre parole, è necessario un volt di pressione per spingere un ampere di corrente attraverso un ohm di resistenza.
Cosa è possibile convalidare utilizzando la legge di Ohm
La legge di Ohm può essere utilizzata per convalidare i valori statici dei componenti di un circuito, i livelli di corrente, le tensioni di alimentazione e le cadute di tensione. Se, ad esempio, uno strumento di misura rileva una misura di corrente superiore al normale, potrebbe significare che la resistenza è diminuita o che la tensione è aumentata, con conseguente situazione di alta tensione. Ciò potrebbe indicare un problema di alimentazione o di circuito.
Nei circuiti in corrente continua (DC), una misura di corrente inferiore al normale potrebbe indicare che la tensione è diminuita o che la resistenza del circuito è aumentata. Possibili cause di aumento di resistenza sono collegamenti difettosi o allentati, corrosione e/o componenti danneggiati.
I carichi all'interno di un circuito assorbono corrente elettrica. I carichi possono essere componenti di varia natura: piccoli dispositivi elettrici, computer, elettrodomestici oppure un potente motore. La maggior parte di questi componenti (carichi) è dotata di una targhetta identificativa o di una etichetta adesiva informativa. Queste targhette identificative riportano la certificazione riguardo alla sicurezza e molteplici valori di riferimento.
I tecnici consultano le targhette sui componenti per conoscere i valori di riferimento di tensione e corrente. Se, durante i test, i tecnici rilevano che i loro multimetri digitali o d multimetri a pinza non registrano valori consueti, possono utilizzare la legge di Ohm per rilevare quale parte del circuito funziona in modo anomalo e quindi determinare dove può risiedere il problema.
Nozioni di base di scienza dei circuiti
I circuiti, come qualsiasi altro materiale, sono fatti di atomi. Gli atomi sonocostituiti da particelle subatomiche:
- Protoni (con carica elettrica positiva)
- Neutroni (senza carica)
- Elettroni (con carica negativa)
Gli atomi sono legati tra loro grazie alle forze di attrazione che si sviluppano tra il nucleo e gli elettroni dell'atomo nel suo guscio esterno. Quando sono influenzati da una tensione, gli atomi di un circuito iniziano a riformarsi e i loro componenti esercitano un potenziale di attrazione denominato differenza di potenziale. Gli elettroni liberi si muovono verso i protoni con cui si attraggono a vicenda, creando un flusso di elettroni (corrente). Qualsiasi materiale nel circuito che limita questo flusso è considerato una resistenza.
Riferimento: Digital Multimeter Principles di Glen A. Mazur, American Technical Publishers.