dispensa di fisica: componenti

FISICA
COMPONENTI DEI CIRCUITI
RESISTENZE ( RESISTORI )
In un circuito, una resistenza è un componente elettrico che si oppone
parzialmente al passaggio di corrente, consumando l’energia elettrica e
disperdendola sottoforma di energia termica.
Tale fenomeno è detto effetto Joule, e viene sfruttato ad esempio nei
forni elettrici, negli scaldabagni, per ottenere temperatura.
Inoltre, sapendo che un corpo sufficientemente riscaldato emette luce,
si sfrutta la resistenza nell’illuminazione, come nelle lampadine.
Per contrastare una certa resistenza serve una certa potenza, pertanto
sui nostri congegni elettrici viene riportata la potenza necessaria in
Watt a far funzionare l’apparecchio.
simbolo grafico
.
I resistori nel circuito invece modulano le tensioni in vari modi.
Si presentano come piccoli cilindretti con delle strisce colorate. Tale
marcatura serve a determinare il valore di resistenza offerto dal
componente:
colore
Assente
Argento
Oro
Nero
Marrone
Rosso
Arancio
Giallo
Verde
Blu
Viola
Grigio
Bianco
1° ring 2° ring
Cifra 1 Cifra 2
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
3° ring
4° ring
moltiplicatore tolleranza
+ 20 %
10 – 2 ( 0,01) + 15 %
10 – 1 ( 0,1)
+5%
10 0
(1)
10 1
( 10 )
+2%
10 2
( 100 )
+1%
3
10
( 1000 )
4
10
(10 K)
10 5 ( 100 K) + 0,5 %
10 6 ( 1 M ) + 0,25 %
10 7 ( 10 M) + 0,1 %
10 8 (100 M) + 0,05 %
10 9 ( 1 G )
Nel caso della resistenza in figura:
rosso
2
nero
0
rosso
x 100
oro
tolleranza + 5%
quindi:
20 x 100 = 2000 Ω
con tolleranza + 5% potrebbe misurare:
dai 1990 Ω ai 2010 Ω
in generale: 2 KΩ (chilo ohm)
funzionamento interno:
1 ) La corrente entra ed esce dai due capi, saldati a due
capsule di nichel.
2) Viene disposto tra le due capsule un cilindretto di
materiale isolante, come la ceramica, e viene rivestito
da una pellicola di carbonio.
3) Il tutto viene rivestito con un materiale isolante sul
quale viene applicato il sistema di marcatura a bande.
Ai capi della resistenza si ha sempre la medesima intensità, poiché non vi sarà accumulo interno di
carica nella resistenza. Questo comporta che in uscita si verificherà una caduta di tensione.
Il valore di una resistenza di questo tipo sarà fissa e determinata ovviamente alla lunghezza, sezione
e resistività del materiale scelto. La resistività ρ è l’inverso della permissività σ :
ρ =1
σ
pertanto possiamo scrivere R = ρ
l
a
u.d.m.: Ω (ohm)
Resistori variabili:
I reostati sono dispositivi che consentono all’uomo di interagire manualmente e direttamente sulle
prestazioni di alcuni componenti. Tra i reostati ( slide o trimmer ) quelli che lavorano sulla
resistenza sono detti resistori variabili, e ce ne sono di varie specie: rotativi, termici, fotosensibili..
Il potenziometro slide ad esempio agisce sulla lunghezza del materiale resistente, costringendo la
corrente al passaggio da una barretta conduttrice ad una resistente tramite un ponticello scorrevole
su cui può agire esternamente una mano. Può anche essere realizzato in modo tale da interagire
sull’area di contatto mediante la rotazione di un semidisco conduttore ed uno resistente.
Molti comandi per gli equalizzatori, manopole di volume o la regolazione di lampade, termostati,
sintonie radio, utilizzano questo componente.
R=ρ l
a
potenziometro “slide”
variabile
R=ρ l .
a variabile
potenziometro rotativo
Nota: quando il potenziometro slide è al massimo della sua resistenza, il fenomeno che la lampada
sembri spenta non include assolutamente che non stia circolando ancora la corrente nel
potenziometro: difatti, a tali dispositivi è montato apposta un interruttore per lo spegnimento totale.
Fotoresistori e termoresistori:
Sono delle resistenze variabili, in grado di acquistare energia da sorgenti
esterne al circuito, come la luce, o la temperatura, in generale.
Come sappiamo, non è consentito accumulo di carica nel resistore, pertanto se
viene disposto un supporto (di solito il silicio come nei pannelli fotovoltaici)
in grado di emettere elettroni in proporzione con la quantità di energia esterna
il valore della sua resistenza aumenterebbe.
Costruendo un circuito in grado di decifrare tale variazione come una necessità
di interrompere automaticamente il circuito oltre un certo valore, possiamo
ottenere i termostati (nelle stufe o negli scaldabagni: si spengono raggiunta la
temperatura desiderata) o in apparecchi più sofisticati come gli esposimetri
utilizzati nelle macchine fotografiche.