Nella fisica esistono alcune leggi che dal momento stesso della loro formulazione sono diventate così iconiche da oltrepassare la settorialità del mondo scientifico per affermarsi anche nelle conoscenze dell’uomo comune. Tra queste sicuramente c’è la legge di Ohm.
Dal 1827, data della sua formulazione ufficiale, sino a oggi rappresenta la legge fondamentale in grado di descrivere perfettamente la correlazione esistente tra le grandezze fisiche della Resistenza, della Tensione e della Corrente.
Come tutte le più grandi scoperte, oggigiorno basta girarsi intorno per vedere esempi di applicazione di questa formula, a dimostrazione del fatto che la sua valenza nel mondo attuale è ancora fortissima.
Ma vediamo nel dettaglio di cosa si tratta esattamente.
Prima e seconda legge di Ohm
Quando si parla di Legge di Ohm, in verità, ci si riferisce a una realtà ben più ampia che nello specifico si espleta mediante l’enunciazione di due leggi.
Prima legge
La prima legge è quella a cui più frequentemente ci si riferisce, anche perché dispone di una varietà di applicazioni nel mondo reale decisamente più ampia rispetto alla seconda.
La sua formula è:
I = V / R
Si tratta di una legge essenzialmente empirica, essendo stata dimostrata mediante numerosi esperimenti, che semplicemente mette in relazioni tre grandezze fisiche, Resistenza, Tensione e Corrente.
Cosa si evince dalla formula appena enunciata? Semplicemente che la corrente elettrica è il risultato del rapporto esistente tra il voltaggio e la resistenza.
Trasformando i termini in un concetto chiaro ed esaustivo si può dire che l’intensità di corrente (I) sia direttamente proporzionale al voltaggio (V) e inversamente proporzionale alla resistenza (R).
Ovviamente dalla suddetta formula se ne possono ricavare altre cosiddette inverse, proprio perché le 3 componenti sono strettamente correlate tra di loro.
Seconda legge
La seconda legge di Ohm, invece, si può dire che sia un corollario della prima e infatti Georg Ohm la intuì proprio studiando i suoi campi d’applicazione.
La sua formula è:
R = p X L / S
In cui:
· R è la resistenza
· P è il coefficiente di resistività o resistenza specifica
· L è la lunghezza del conduttore in metri
· S è la sezione di quest’ultimo espressa in mm2
Procediamo con ordine e vediamo di fare chiarezza.
Dalla presenza nella formula di un termine indicante un conduttore è facile intuire come questa seconda legge prenda in considerazione proprio il meccanismo di trasmissione degli elettroni in un conduttore.
Solitamente il passaggio di elettroni avviene da un polo negativo a uno positivo. Quando questo passaggio, però, è in un certo qual modo impedito dai vari atomi di cui è costituito il conduttore, ecco che avverrà una perdita di energia, la quale a sua volta si trasformerà in calore.
Da questo assunto è facile intuire come la seconda legge di Ohm espressa a parole indichi propriamente questo fenomeno, ovvero la resistenza elettrica che un conduttore avanza per ostacolare il fluire degli elettroni da un polo all’altro è direttamente proporzionale alla sua lunghezza e inversamente proporzionale alla sezione, quest’ultima come detto viene quantificata in mm2.
Ovviamente poi c’è anche il termine p, ovvero il coefficiente di resistività. Questa è una costante, cioè una grandezza non variabile, semplicemente per il fatto che dipende esclusivamente dal materiale del conduttore impiegato.
Anche nel caso della seconda formula, possedendo un valore è facilmente possibile ricavare i restanti mediante delle semplici formule inverse.
Conseguenze della legge di Ohm
In virtù di quanto espresso è possibile giungere a una conseguenza diretta: laddove la differenza di tensione, denominata anche con il nome di potenziale elettrico, è nulla, è impossibile che ci sia corrente elettrica.
Sebbene banale, questa conseguenza ha una valenza enorme da un punto di vista pratico dal momento che è il principio fondante su cui si basa il funzionamento di ogni circuito elettrico esistente.
E’ proprio tenendo conto di questo fattore che nel corso del tempo è stato possibile costruire apparecchiature e oggetti il cui funzionamento si basa sulle suddetti leggi.
Applicazioni pratiche della legge di Ohm
Nella vita quotidiana di ciascuno non è affatto impossibile imbattersi in esempi pratici delle leggi appena enunciate. I rispettivi campi d’applicazione sono così ampi che possono spaziare dal più comune elettrodomestico posseduto in casa sino alla tecnologia più avanzata come quella delle astronavi.
Vediamone qualcuno.
Ventilatori
I ventilatori sono il classico oggetto che è possibile trovare in ogni casa e rappresentano un esempio mirabile dell’applicazione della legge di Ohm.
Per regolarne la velocità, come tutti sappiamo, è sufficiente ruotare l’apposita manopola con il risultato di andare ad agire direttamente sulla resistenza dell’oggetto.
La corrente elettrica erogata, attraverso il regolatore o gli appositi pulsanti, subisce una variazione di resistenza che se da una parte consente una velocità d’esecuzione più o meno maggiore, dall’altra permette facilmente di calcolare l’intensità della corrente mediante le formule già citate.
Caricabatterie e alimentatori
Un alimentatore per smartphone, pc o qualunque oggetto elettronico che possa trovarsi in casa, viene alimentato mediante la corrente elettrica e agisce fornendo al dispositivo collegato una tensione di uscita di valore variabile.
Questo valore, però, non è affatto casuale ma dipende essenzialmente dalla resistenza ed è quindi corretto affermare che il funzionamento generale di un caricabatteria sia effettivamente regolato dalla legge di Ohm.
Non solo, la legge di Ohm consente anche di stabilire perché ogni determinato dispositivo necessiti di un peculiare e singolare ammontare di energia e tensione affinché possa funzionare senza problemi. Conoscendo il valore della resistenza sarà conseguentemente possibile determinare il rilascio di energia e la sua tensione.
Stufe elettriche
Le stufe elettriche sono oggetto dell’arredamento casalingo di ogni casa, specialmente in inverno e il modo in cui la legge di Ohm è in grado di spiegare il loro funzionamento dipende per lo più dalla loro resa costruttiva e realizzativa.
I riscaldatori di questo tipo, infatti, possiedono al loro interno una sorta di bobina metallica munita di alta resistenza il cui compito è ovviamente garantire la trasmissione di un certo ammontare di energia elettrica che verrà poi convertita in calore.
Oltre a ciò, bisogna anche tener conto che la variazione di potenza ed erogazione del calore emesso è un altro fattore che può essere facilmente calcolato mediante i valori correlati della legge di Ohm.
