In fisica, la resistenza è una misura della tendenza di un materiale a resistere al flusso di una corrente elettrica. Dipende dalla natura del materiale, dal suo spessore e lunghezza e dalla temperatura. La resistenza è bassa nelle sostanze, come i metalli, che sono buoni conduttori, e alta nei materiali, come la plastica e la gomma, che sono isolanti. Quando una corrente elettrica incontra una resistenza, parte della sua energia viene convertita in calore e talvolta in luce, riducendo la corrente. Questo fenomeno può essere un problema, ma ha anche molti usi.
Fattori che influenzano la resistenza
La resistenza può essere considerata l’inverso della conduttività e il fattore più importante nella conduttività è la composizione del materiale. Una corrente elettrica consiste in un flusso di elettroni e si incontra resistenza quando questi si scontrano con gli atomi. I metalli hanno molti elettroni liberamente trattenuti che consentono alla corrente di fluire facilmente, mentre i non metalli no. Anche i liquidi che contengono ioni, ad esempio una soluzione salina o un sale fuso, sono buoni conduttori, poiché questi atomi e molecole mobili e caricati elettricamente consentono il flusso di corrente.
In un filo o in un cavo, anche lo spessore e la lunghezza giocano un ruolo. La resistenza aumenta con la lunghezza, poiché ci sono più atomi da urtare, ma diminuisce con lo spessore, poiché in un filo più spesso ci sono più elettroni disponibili per trasportare la corrente. Inoltre aumenta con l’aumentare della temperatura. Minore è la conduttività di un materiale, maggiore è la tensione, o forza elettromotrice, richiesta per far scorrere la corrente attraverso di esso.
Legge di Ohm
La relazione tra resistenza, corrente e tensione è nota come legge di Ohm, dal nome del fisico tedesco Georg Ohm (1789-1854), a cui si attribuisce la scoperta dell’effetto della composizione, della lunghezza e dello spessore di un materiale sulla quantità di corrente che lo attraversa ad una data tensione. Anche l’unità ohm prende il nome da lui. La legge, nella sua forma abituale, afferma che la corrente elettrica è uguale alla tensione divisa per la resistenza. Le equazioni di fisica tipicamente usano lettere e simboli per esprimere relazioni; La legge di Ohm è normalmente scritta come
I = V / R
dove I = corrente in ampere, V = forza elettromotrice in volt e R = resistenza in
ohm
. Ciò significa che se si conoscono i valori di due di questi fattori, è possibile trovare il valore dell’altro. L’equazione può essere scritta come
R = V / I
V = IR
a seconda di quali valori sono noti e quale deve essere calcolato. Ad esempio, se la forza elettromotrice è di sei volt e la corrente che scorre è di due ampere, la resistenza è di 3 ohm: R = V/I.
si utilizza
Il fatto che la resistenza elettrica generi calore viene sfruttato per fornire riscaldamento elettrico per le case e per cucinare. Piani cottura, forni, grill e tostapane elettrici dipendono tutti da questo fenomeno. Allo stesso modo, la lampadina a filamento utilizza un filo molto sottile per generare luce quando una corrente lo attraversa.
I dispositivi chiamati resistori vengono utilizzati per ridurre gli ampere all’interno di determinati circuiti per proteggere i componenti delicati dai danni e i fusibili vengono utilizzati per proteggere le apparecchiature elettriche dai picchi di corrente. Questi sono costituiti da un filo la cui composizione, spessore e lunghezza sono regolati per produrre un livello di resistenza che li fa sciogliere dal calore generato quando la corrente supera un certo valore. Questo interrompe il circuito e impedisce alla corrente di causare danni. Sono comunemente usati nelle spine e sono disponibili in vari tipi, come 3 ampere, 5 ampere e 13 ampere.
I rilevatori di bugie si basano sul fatto che la conduttività della pelle umana è notevolmente aumentata dal sudore, che contiene composti ionici, come il sale. Il soggetto è collegato a un dispositivo che fa passare una piccola corrente attraverso la pelle e ne misura il valore. L’idea è che sdraiarsi aumenti la quantità di sudorazione, che aumenta la conduttività della pelle e si traduce in un flusso di corrente maggiore.
Trasmissione di potenza
Affinché l’elettricità possa essere trasmessa dalle centrali elettriche alle case, è necessario che percorra lunghe distanze attraverso le linee elettriche. Ciò lo renderebbe impraticabile alle tensioni alle quali viene inizialmente prodotta l’energia elettrica, in quanto troppa energia andrebbe persa attraverso la resistenza dei cavi. Per questo motivo i trasformatori vengono utilizzati per aumentare notevolmente la tensione di trasmissione, riducendo al minimo le perdite di energia. La tensione viene nuovamente ridotta da trasformatori vicini alle abitazioni da alimentare.