Corrente, tensione e resistenza
(10’)
Un resistore è un componente elettronico a due terminali (un bipolo)
+ VAB caratterizzato da un rapporto costante tra la tensione VAB ai suoi capi e la A
B
corrente IAB che vi scorre (ovvero caratterizzato dal fatto che IAB raddopIAB
pia se raddoppia VAB). Chiamando resistenza del resistore il rapporto coR
stante VAB / IAB , un resistore è caratterizzato dalla sua resistenza
(indicata con R e misurata in Ohm, abbreviato con ) (=> parametri dei
V AB
resistori e codici colori) . Una R dell’ordine degli è una piccola R; una
cos t R
I AB
dell’ordine dei k è media e una dell’ordine dei M è una R grande.
La corrente I scorre (nel verso in cui si muoverebLa tensione non scorre ma si trasmette
Un conduttore è un materiale i cui elettroni di valenza (quelli dell’ultimo livello) sono liberi
di muoversi passando da un atomo all’altro.
-- - F
++
Se non c’è una forza che li attira o
-++
respinge, provocata da un eccesso di
Forza elettrica (tra cariche elettriche)
cariche + o -, vanno e vengono restando
mediamente fermi.
i + se fossero
Se invece c’è una forza che li spin+
+ bero
essi a muoversi)
ge a muoversi, si crea un moviA
B
+
+
Q
mento di cariche (di elettroni,
I
+
+
Vb
nei solidi) e si dice che nasce
t
I = 9 mA
VAD=9V VBC=9V R2
R = 1 k
9V
una corrente (di cariche)
+
+
2.0k
Coul
La carica in transito (Q) non si miA
D
C
sec
sura in numero di elettroni/protoni
Filo di materiale conduttore
ma in Coulomb (Coul).
R1
Vibrazione attorno alla
B
L’intensità di corrente (I) in una sezione di un filo
A ++++
posizione di equilibrio
- - - A 1.0k
B
si misura in Ampere (A) e rappresenta quante
(agitazione termica)
- - - - +++++
cariche (quanti Coulomb) passano ogni secondo.
0V
VAB=3V
- - - - +++++
Vb
Gli elettroni in moto tendono a passare tra le parti ferme degli atomi senza urtarle. Non ci rie9V R2
VAD=9V VBC=6V
9V
- - - ++++
2.0k
scono, però, perché le parti ferme non stanno ferme ma vibrano per l’agitazione termica
VBATTERIA = 9 V
(assente solo allo zero assoluto). Se un atomo va a mettersi dove sta andando l’elettrone perché
D
C
prima lì il passaggio era libero, l’urto è inevitabile e l’elettrone si ferma dissipando in calore
R1
R2
l’energia cinetica che aveva. Sotto l’azione della forza F che provoca la “migrazione di
Dire “la tensione del punto A” non ha senso
i
B
elettroni” (la corrente), l’elettrone riparte e accelera (tanto più quanto maggiore è F), fino al
Due resistenze R1 e R2 si dicono in serie quando sono collegate A
prossimo urto che lo fermerà.
in modo tale da essere necessariamente percorse dalla stessa
corrente. Dall’esterno dei punti A e B non si nota alcuna
A
B
Aumentando la temperatura,
Un materiale dove gli urti sono più frequenti
differenza se alle due resistenze in serie si sostituisce una
aumentano le vibrazioni e quindi
rallenta di più il moto ovvero offre maggiore
resistenza pari alla somma delle due resistenze. Esprimiamo
Rs = R1+R2
gli urti e quindi la resistenza.
resistenza al moto degli elettroni.
questo fatto dicendo che la resistenza equivalente a due
resistenze in serie è la somma delle due resistenze.
Gli elettroni di un isolante non si muovono
Conduttore che (a seconda del materiale e delRequivalente serie = R1 + R2
neppure applicando loro una forza elettrica.
la sezione) offre una certa resistenza al moto Due resistori R e R si dicono in parallelo quando la
1
2
Quelli di un conduttore, invece, camminano
tensione presente ai loro capi è necessariamente la stessa
A
(più o meno velocemente a seconda del
A
B
(perché i loro terminali sono colleA
F
materiale del conduttore e dello spazio per
gati tra loro e tra 2 punti di un con+
passare che hanno a disposizione) se c’è una
duttore non può esserci tensione).
R1
G// G1 G2
forza che li spinge.
Batteria
Ad aumentare, mettendo in
R2
V
AB R =1k
Per far scorrere corrente tra A e B bisogna
parallelo a R1 una R2, è la
1
1
1
1
+
mettere una batteria che crea una tensione tra
conducibilità tra A e B.
G
=1m
-1 G2 = 1/R2
1
Detta conduttanza G l’inverso
A e B (nell’esempio di 10 Volt)
10 V
R// R1 R2
della resistenza (notare che dire
Ma cosa è una tensione? La tensione elettrica tra due punti A e B (indicata con VAB e misurata
B
R1=1k o che G1= 1m-1 è
B
in Volt) è definita come il lavoro da compiere per spostare una carica unitaria da A a B.
equivalente perché da una si può
Il lavoro è forza * spostamento e dire che si fa un lavoro per spostare una carica da A a B è
ricavare l’altra facendo l’inverso), non si noterà alcuna
R *R
come dire che nel percorso da A a B c’è una forza elettrica che agisce sulla carica.
Requiv. parall R// 1 2
differenza sostituendo le due conduttanze in parallelo con
Anche se una tensione non è una forza ma un lavoro, allora, possiamo dire che c’è tensione se
R1 R2
ci sono forze elettriche.
++++ A
- - - - una conduttanza pari alla loro somma.
La batteria crea tensione (ovvero fa nascere
++++
F1
F2
F3 B - - - - Per capire quanto vale il parallelo bisogna partire dalla
forze elettriche) accumulando cariche + in
resistenza di valore minore, che è quella più importante
R// < R1 < R2
eccesso rispetto alla neutralità sul suo
in un parallelo (mentre in una serie è ovviamente più
Batteria
terminale positivo e cariche – in eccesso
A’
B’ Conduttore perfetto importante la R di maggior valore):
sul suo terminale negativo.
1k // 20k 1k
- Se R1 è la minore, la R// sarà senz’altro minore di R1
+
Se supponiamo che i fili siano conduttori a
- Di quanto minore dipende dalla R2 e può variare tra
10 V
resistenza nulla, non può esserci tensione
1k // 1k 500
due estremi: quasi niente minore se R2 > 10 R1
tra A e À’ o tra B e B’ perché ogni squilibrio di cariche si livella subito se non c’è
fino a dimezzarsi se R2 = R1
resistenza al loro movimento e la tensione tra À’ e B’ è la stessa che c’è tra A e B.
U3
+
-
