Cosa sono le resistenze elettriche

A cosa servono le resistenze? #

La resistenza è una misura dell’opposizione di un oggetto al flusso di elettroni. Questo può suona come una brutta cosa, ma in realtà è utile. La resistenza è ciò che rende possibile generare calore e luce, limitare il flusso di corrente elettrica quando necessario, e assicurarsi che la tensione corretta sia fornita a un dispositivo.

Ad esempio, quando gli elettroni viaggiano attraverso il filamento di una lampadina incontrano così tanta resistenza che rallentano e si scontrano furiosamente, generando il bagliore che vedi dalla tua lampadina.

Qualsiasi materiale, anche i migliori conduttori, mostrano una certa resistenza al flusso di elettroni. (In realtà, alcuni materiali, chiamati superconduttori, possono condurre corrente con zero resistenza elettrica ma solo a temperature estremamente basse. Non li incontrerai nella elettronica.) Maggiore è la resistenza, più basso è il flusso di corrente.

Cosa determina la resistenza? #

La resistenza dipende da diversi fattori

• Materiale:

alcuni materiali permettono ai loro elettroni di vagare liberamente, mentre altri tengono vincolati i loro elettroni. Quanto fortemente un materiale specifico si oppone il flusso di elettroni determina la sua resistività. La resistenza è una proprietà di un materiale che riflette la sua struttura chimica. I conduttori hanno valori relativamente bassi di resistività, mentre gli isolanti hanno una resistività molto elevata.

• Area della sezione trasversale:

la resistenza varia inversamente con l’area della sezione trasversale; più grande è il diametro, più facile è per gli elettroni muoversi-cioè, il abbassare la resistenza al loro movimento. Pensa all’acqua che scorre attraverso un tubo: più largo è il tubo, più facile è il flusso d’acqua. Sulla stessa linea, a il filo di rame con un grande diametro ha una resistenza inferiore rispetto a un filo di rame con un piccolo diametro.

• Lunghezza:

più lungo è il materiale, maggiore è la resistenza che ha perché gli elettroni avere più opportunità di imbattersi in altre particelle lungo la strada. In altri parole, resistenza varia direttamente con la lunghezza.

• Temperatura:

per la maggior parte dei materiali, maggiore è la temperatura, maggiore è la resistenza. Temperature più elevate significano che le particelle all’interno hanno più energia, quindi si scontrano tra loro molto spesso, rallentando il flusso di elettroni. Una notevole eccezione a questo è un tipo di resistenza chiamato termistore: all’aumentare della temperatura il termistore abbassa la resistenza in modo prevedibile. (Puoi immaginare quanto sia utile questa caratteristica in circuiti di rilevamento della temperatura.)

Il simbolo della resistenza #

Si utilizza il simbolo R per rappresentare la resistenza in un circuito elettronico. La resistenza è misurata in unità chiamate ohm (pronunciato “om”), abbreviato con la lettera greca omega (Ω). Maggiore è il valore in ohm, maggiore è la resistenza. Un singolo ohm è così piccolo come unità di misura che probabilmente vedrai solo resistenze misurate in quantità maggiori:

• kilohms ( kilo + ohm), che è migliaia di ohm ed è abbreviato kΩ,
• megohms (mega + ohm), che è milioni di ohm ed è abbreviato MΩ.

Come funziona il codice di colori delle resistenze? #

Nelle immagine sopra avrete certamente notato le bande colorate tracciate sul corpo delle resistenze.

A cosa servono i colori? #

Il codice di colori delle resistenze è un sistema standardizzato per indicare il valore di resistenza di un resistore. È composto da una serie di bande colorate che vengono applicate sul corpo del resistore.

Il codice colore più diffuso è quello a quattro bande. Le prime due bande rappresentano le prime due cifre del valore nominale della resistenza, la terza banda rappresenta il moltiplicatore e la quarta banda rappresenta la tolleranza.

I colori delle bande e i corrispondenti valori sono i seguenti: #

Colore / Valore

• Nero 0
• Marrone 1
• Rosso 2
• Arancione 3
• Giallo 4
• Verde 5
• Blu 6
• Viola 7
• Grigio 8
• Bianco 9

Ad esempio: un resistore con le bande colorate: rossa, arancione e marrone ha un valore nominale di 230 ohm. La banda rossa rappresenta la cifra 2, la banda arancio rappresenta la cifra 3 e la banda marrone rappresenta il moltiplicatore 10.

Per controllare i tuoi calcoli ti sarà molto utile il calcolatore on line di Digikey.

Esistono anche resistori a cinque bande. In questo caso, la quinta banda rappresenta un coefficiente termico che indica come cambia la resistenza del resistore al variare della temperatura.

I colori delle bande e i corrispondenti valori per il coefficiente termico sono i seguenti: #

Quinta banda delle resistenze #

Colore / Valore

• Nero 100 ppm/K
• Marrone 50 ppm/K
• Rosso 25 ppm/K
• Arancione 15 ppm/K
• Giallo 10 ppm/K
• Verde 5 ppm/K
• Blu 2 ppm/K
• Viola 1 ppm/K

Per leggere il codice colore di un resistore a cinque bande, si procede come segue: #

• Si legge il valore nominale come per un resistore a quattro bande,
• Si legge il coefficiente termico.

Il codice colore delle resistenze è un sistema semplice e pratico per identificare il valore di resistenza di un componente elettronico. È importante familiarizzare con questo sistema per poter lavorare in modo sicuro con i circuiti elettronici.

Le resistenze nei circuiti elettrici #

Il compito di un resistore è quello di limitare la corrente che scorre attraverso un circuito elettrico. La resistenza è misurata in Ohm e viene indicata dal simbolo Ω.

Collegamento “in serie” #

I resistori collegati in serie hanno una corrente comune che li attraversa:

Corrente Totale = I1 = I2 = I3 = In …. etc

La resistenza totale dei resistori di serie è uguale a:

Resistenza Totale = R1 + R2 + R3 + Rn …. etc

E la tensione totale del circuito è uguale alla somma delle cadute di tensione:

Tensione Totale = V1 + V2 + V3 + Vn …. etc

Collegamento “in parallelo” #

I resistori in parallelo hanno una tensione comune su di essi:

Tensione totale = V1 = V2 = V3 …. etc

Il calcolo della resistenza in parallelo #

Il calcola della resistenza è un poco più complicato di quello delle resistenze in serie: Per calcolare la resistenza complessiva di n resistenze collegate in parallelo, si utilizza la seguente formula:

1/R_totale = 1/R_1 + 1/R_2 + … + 1/R_n

Dove:

• R_totale è la resistenza complessiva delle resistenze collegate in parallelo
• R_1, R_2, …, R_n sono le singole resistenze collegate in parallelo

In parole semplici, la resistenza complessiva di resistenze in parallelo è pari al reciproco della somma dei reciproci delle singole resistenze.

Esempio:

Calcoliamo la resistenza complessiva di tre resistenze collegate in parallelo: #

R_1 = 10 Ω, R_2 = 20 Ω, e R_3 = 30 Ω.

1/R_totale = 1/10 + 1/20 + 1/30

1/R_totale = 6/60

R_totale = 60/6 = 10 Ω

Il flusso di corrente totale del circuito è uguale alla somma di tutte le singole correnti di ramo sommate.

La potenza nominale di un resistore #

La formula per calcolare la potenza dissipata da una resistenza è:

P = V^2 / R

dove:

• P è la potenza dissipata in watt (W)
• V è la tensione elettrica ai capi della resistenza in volt (V)
• R è la resistenza elettrica in ohm (Ω)

Secondo la legge di Joule, la potenza dissipata da una resistenza è direttamente proporzionale al quadrato della corrente che la attraversa e alla resistenza stessa. In altre parole, maggiore è la corrente o la resistenza, maggiore sarà la potenza dissipata sotto forma di calore.

Maggiore è la potenza nominale, maggiore è la dimensione fisica del resistore per dissipare il calore. Tutti i resistori hanno una potenza massima: se questo valore viene superato si provoca il surriscaldamento del resistore e il suo danneggiamento. I valori standard di potenza sono: 1/8 W, 1/4 W, 1/2 W, 1 W.

R.130.2.1.3