Cosa
sono
i
circuiti
elettrici e la legge di Ohm
Per capire cosa sono i circuiti elettrici dobbiamo comprendere
la differenza tra tensione, corrente e potenza, gli elementi
dell’elettricità, oltre a quello di resistenza che ne
definisce le caratteristiche. Dobbiamo poi conoscere i due
modi principali con cui si possono collegare i componenti
elettrici in un circuito e la legge più importante che ne
regola il funzionamento, la legge di Ohm.
Bene, iniziamo!
Tensione, corrente, potenza e resistenza
In ogni apparecchio elettrico troviamo dei numeri con a fianco
delle sigle: V, W, A.
V sta per Volt ed è l’unità di misura della tensione che
prende il nome da Alessandro Volta, il fisico italiano
inventore della batteria; i Volt misurano la tensione di
alimentazione, ovvero la differenza di potenziale o
“pressione” che fa fluire la corrente elettrica.
A sta per Ampere ed è l’unità di misura della corrente (i) che
prende il nome da Andrè Marie Ampére, fisico francese; gli
ampére misurano la quantità di carica al secondo che percorre
una linea elettrica.
W sta per
il nome
inventore
elettrica
Watt ed è l’unità di misura della potenza che prende
da James Watt, l’ingegnere meccanico scozzese
della macchina a vapore; i watt misurano l’energia
consumata in un secondo.
Per misurare la potenza di un dispositivo elettrico basta
moltiplicare la tensione (V) per la corrente (A). Per
conoscere il valore della corrente che attraverso un
dispositivo elettrico, basta dividere il valore della tensione
con cui funzionano (in Italia 230V) per la potenza indicata
sul dispositivo stesso.
Con il concetto di resistenza entriamo nel vivo di un circuito
elettrico perché senza di essa non funzionerebbe. Un circuito
elettrico consiste di tre elementi: la tensione di
alimentazione che deriva dalla sorgente elettrica (batteria o
centrale elettrica), la corrente che esce dalla sorgente
(batteria o presa a muro) e la resistenza elettrica che si
oppone al passaggio della corrente stessa nel circuito. E’ la
resistenza che produce gli effetti desiderati (luce,
movimento, calore, ecc.); alcuni esempi: la resistenza della
lampadina converte l’energia elettrica in luce, mentre in una
stufa elettrica la resistenza converte l’energia elettrica in
calore. La resistenza si misura in Ohm.
Circuito
semplice
elettrico
Corrente continua e corrente alternata
In un circuito elettrico, la corrente può viaggiare nello
stesso verso e ad una intensità costante oppure il suo verso
può cambiare all’incirca 50 o 60 volte al secondo e la sua
intensità può variare secondo una forma d’onda regolare. Un
circuito alimentato a batteria fornisce corrente continua
(stesso verso ed intensità costante), mentre la corrente
elettrica che esce da una presa è a corrente alternata perché
il suo verso cambia continuamente. La corrente continua e la
corrente alternata danno scosse diverse: se prendi una scossa
da corrente continua sentirai un dolore simile alla puntura di
un ago, mentre proverai una sensazione di formicolio in caso
di scossa da corrente alternata.
Legge di Ohm
La legge di Ohm è la legge fondamentale e più importante che
regola i circuiti elettrici. La legge di Ohm afferma che la
corrente (quella che si misura in ampére) è direttamente
proporzionale alla tensione (quella che si esprime in volt) e
inversamente proporzionale alla resistenza. In altre parole,
più aumenta la resistenza minore sarà la corrente che esce dal
circuito, ma più aumenta la tensione più aumenterà la
corrente. Esempi di calcolo: se applico una tensione di 120 V
ad una resistenza di 120 Ohm, la corrente risultante sarà
120/120 = 1A (ampére); se conosco il valore della corrente
(1A) e quello della resistenza (120 ohm) posso ricavare il
valore della tensione 1*120= 120 V. Ogni volta che due valori
tra corrente, tensione e resistenza sono noti, sarà possibile
ricavare il terzo valore grazie alla legge di Ohm.
Circuito
in
serie
(a
sinistra) e in parallelo (a
destra) con due resistenza
Collegamenti in serie e in parallelo
Quando in un circuito ci sono più resistenze possiamo
sostituirle con un’unica resistenza equivalente, ossia contate
come una sola, ma il suo valore cambia a seconda di come sono
disposte, in serie o in parallelo.
In un collegamento in serie, la resistenza equivalente si
ottiene sommando i valori delle due resistenze; raddoppiando
la resistenza, si dimezza la corrente, cosicché la luminosità,
ad esempio, delle due lampadine sarà minore rispetto al caso
in cui solo una lampadina è collegata al circuito; ne consegue
che, per ottenere la stessa luminosità dovrai raddoppiare la
tensione.
Se, invece, colleghiamo due lampadine in parallelo, ossia in
due rami del circuito, esse riceveranno la stessa tensione e,
visto che sono attraversate dalla stessa corrente, la
luminosità non cambia, ma la corrente risulta così raddoppiata
e, di conseguenza, anche il consumo.
A presto!
Cinzia Malaguti
Bibliografia:
K. Fujitaki, I manga delle scienze, Elettromagnetismo, Roma,
La Repubblica/Le scienze, 2016
