Legge di Ohm è stato dato dal fisico tedesco Georg Simon Ohm . Afferma la relazione tra corrente, resistenza e tensione attraverso un circuito elettrico. Questa relazione tra corrente I, tensione V e resistenza R fu data dal famoso scienziato tedesco Georg Simon Ohm nel 1827. Conducendo il suo esperimento scoprì che il prodotto della corrente che scorre attraverso il conduttore e la resistenza del conduttore determina la caduta di tensione su quel conduttore nel circuito.

In questo articolo esploreremo il concetto di Legge di Ohm in dettaglio, compresi tutti gli argomenti menzionati nel seguente sommario.

Definizione della legge di Ohm

La legge di Ohm afferma che la tensione attraverso un conduttore è direttamente proporzionale alla corrente che lo attraversa, a condizione che tutte le condizioni fisiche e la temperatura rimangano costanti.

Quindi, secondo la legge di Ohm, la corrente che scorre attraverso il conduttore è direttamente proporzionale alla tensione attraverso il circuito, cioè V∝I. Pertanto, poiché la legge di Ohm fornisce la relazione fondamentale tra la tensione applicata e la corrente attraverso il conduttore, è considerata la legge fondamentale che ci aiuta nella gestione del circuito elettrico. La legge di Ohm afferma che la corrente segue una relazione lineare con la tensione.

Spiegazione della legge di Ohm

La legge di Ohm è una delle leggi fondamentali dell'elettrostatica che afferma che la tensione attraverso qualsiasi conduttore è direttamente proporzionale alla corrente che scorre in quel conduttore. Possiamo definire questa condizione come:

V∝I

Togliendo il segno di proporzionalità,

V = RI

Dove R è la costante di proporzionalità e si chiama Resistenza del materiale. La resistenza del materiale si calcola come:

R = V/I

La resistenza si misura in Ohm. È indicato con il simbolo Ω.

Formula della legge di Ohm

A condizione che tutti i parametri fisici e le temperature rimangano costanti, la legge di Ohm afferma che la tensione attraverso un conduttore è direttamente proporzionale alla corrente che lo attraversa.

La legge di Ohm è espressa come:

V∝I

O

V = io × R

Dove,

• R è la costante di proporzionalità conosciuta come Resistenza,
• IN è la tensione applicata e
• IO è la corrente che circola nel circuito elettrico.

La formula sopra può essere riorganizzata per calcolare anche corrente e resistenza, come segue:

Secondo la legge di Ohm, la corrente che scorre attraverso il conduttore è:

Io = V/R

Allo stesso modo, la resistenza può essere definita come:

R = V/I

Grafico della legge di Ohm

La legge di Ohm è valida quando le condizioni fisiche come la temperatura e altre sono costanti. Ciò è dovuto al fatto che la corrente che scorre attraverso il circuito varia al variare della temperatura. Pertanto, in questi casi, quando entrano in gioco fattori fisici come la temperatura, la legge di Ohm viene violata. Ad esempio, nel caso di una lampadina, dove la temperatura aumenta quando aumenta la corrente che la attraversa. Qui, la legge di Ohm non segue.

Il grafico per un circuito ohmico è discusso nell'immagine seguente,

Grafico della legge di Ohm

Unità della Legge di Ohm

Ci sono tre quantità fisiche associate alla legge di Ohm che includono:

• Attuale
• Voltaggio
• Resistenza

La tabella aggiunta di seguito mostra i vari simboli e le relative unità utilizzate.

Equazioni della legge di Ohm

La legge di Ohm prevede tre equazioni che sono:

• V = io × R
• Io = V/R
• R = V/I

Dove,

• IN è la tensione,
• IO è l'attuale, e
• R è la resistenza.

Relazione tra tensione, corrente e resistenza: legge di Ohm

La relazione tra tensione, corrente e resistenza può essere facilmente studiata utilizzando la formula,

V = IR

Dove,

• IN è la tensione,
• IO è la resistenza, e
• R è la resistenza.

Possiamo studiare questa formula con l'aiuto della tabella discussa di seguito,

Triangolo della legge di Ohm

Il triangolo della legge di Ohm è una rappresentazione visiva per comprendere e apprendere la relazione della legge di Ohm tra tensione, corrente e resistenza. Questo strumento aiuta gli ingegneri a ricordare l'ordine della relazione tra i tre aspetti principali: corrente (I), tensione (V) e resistenza (R).

Triangolo della legge di Ohm

Forma vettoriale della legge di Ohm

La relazione tra corrente e tensione è stabilita dalla legge di Ohm e la sua forma vettoriale è:

Dove,

• è il vettore della densità di corrente,
• è il vettore del campo elettrico e
• P è la conduttività del materiale.

Resistività

L'ostacolo incontrato dagli elettroni mentre si muovono in qualsiasi materiale è chiamato resistività del materiale.

Supponiamo che un resistore di lunghezza 'l' e l'area della sezione trasversale di 'A' abbia una resistenza pari a R. Allora sappiamo,

La resistenza è direttamente proporzionale alla lunghezza del resistore, cioè R ∝ l, . . .(1)

La resistenza è inversamente proporzionale all'area della sezione trasversale del resistore, ovvero R ∝ 1/A . . .(2)

combinando l'eq. (1) ed eq.(2)

R = ρl / A

Dove R è la costante di proporzionalità chiamata coefficiente di resistenza o resistività.

Ora se L = 1 m e A = 1 m², nella formula sopra otteniamo,

R = ρ

Ciò significa per un resistore di lunghezza 1 me sezione trasversale 1 m²la resistenza è chiamata resistività del materiale.

Verifica sperimentale della legge di Ohm

La verifica della legge di Ohm si ottiene eseguendo il seguente esperimento.

Apparecchio richiesto

L'apparato necessario per eseguire l'esperimento per la verifica della legge di Ohm è,

• Resistore
• Amperometro
• Voltmetro
• Batteria
• Chiave a spina
• Reostato

Schema elettrico

Lo schema elettrico per la Verifica Sperimentale della Legge di Ohm è riportato nello schema seguente,

Schema circuitale della legge di Ohm

Procedura

La procedura per la verifica sperimentale della legge di Ohm è menzionata di seguito:

• La chiave K viene inizialmente chiusa e il reostato viene regolato in modo tale che la lettura nell'amperometro A e nel voltmetro V sia minima.
• La corrente viene quindi aumentata nel circuito regolando il reostato e viene registrata la corrente a vari valori del reostato e la rispettiva tensione.
• Ora per diversi valori di tensione (V) e corrente (I) e quindi calcola il rapporto V/I.
• Dopo aver calcolato tutti i rapporti V/I per diversi valori di tensione e corrente, notiamo che il valore è quasi costante.
• Ora tracciando un grafico della corrente rispetto alla differenza potenziale otteniamo una linea retta. Ciò dimostra che la corrente è direttamente proporzionale alla differenza di potenziale e la sua pendenza è la resistenza del filo.

Grafico a torta della legge di Ohm

Per comprendere meglio la relazione tra i vari parametri, possiamo prendere tutte le equazioni utilizzate per trovare tensione, corrente, resistenza e potenza e condensarle in un semplice grafico a torta della legge di Ohm come mostrato di seguito:

Grafico a torta della legge di Ohm

Tabella della matrice della legge di Ohm

Come il grafico a torta della Legge di Ohm mostrato sopra, possiamo condensare le singole equazioni della Legge di Ohm in una semplice tabella a matrice come mostrato di seguito per un facile riferimento quando si calcola un valore sconosciuto.

Tabella della matrice della legge di Ohm

Applicazioni della legge di Ohm

Quando si conoscono gli altri due numeri, la legge di Ohm può essere utilizzata per determinare la tensione, la corrente, l'impedenza o la resistenza di un circuito elettrico lineare.

Principali applicazioni della Legge di Ohm:

• Semplifica anche i calcoli della potenza.
• Per mantenere la caduta di tensione desiderata tra i componenti elettrici, viene utilizzata la legge di Ohm.
• È necessario determinare la tensione, la resistenza o la corrente di un circuito elettrico.
• La legge di Ohm viene utilizzata anche per reindirizzare la corrente negli amperometri CC e in altri shunt CC.

Come stabilire una relazione corrente-tensione?

Il rapporto V ⁄ I rimane costante per una data resistenza mentre si stabilisce la connessione corrente-tensione, quindi un grafico della differenza di potenziale (V) e della corrente (I) deve essere una linea retta.

Come possiamo scoprire i valori di resistenza sconosciuti?

Il rapporto costante è ciò che determina i valori di resistenza sconosciuti. La resistenza di un filo con sezione trasversale uniforme dipende dalla lunghezza (L) e dall'area della sezione trasversale (A). Dipende anche dalla temperatura del conduttore.

La resistenza, ad una data temperatura,

R = ρ L ⁄ A

Dove,
R è la resistenza o resistività specifica ed è la caratteristica del materiale del filo.

La resistenza o resistività specifica del materiale del filo è,

ρ = R A ⁄ L

Calcolo della potenza elettrica utilizzando la legge di Ohm

Definiamo l'energia elettrica come la potenza richiesta dalle cariche elettriche per compiere vari lavori. Il tasso di consumo di energia elettrica è chiamato energia elettrica. L'unità di misura della potenza elettrica è il watt. Utilizzando la legge di Ohm possiamo facilmente trovare la potenza del circuito elettrico. La formula per calcolare la potenza elettrica è:

P = VI

Dove,

P è la potenza del circuito, V è la tensione attraverso il circuito e I è la corrente che passa attraverso il circuito.

Sappiamo che, utilizzando la legge di Ohm,

V = IR

Usando la formula della potenza otteniamo,

P = V²/R

P = io²R

Limitazioni della legge di Ohm

Varie limitazioni della legge di Ohm sono,

• La legge di Ohm non si applica alle reti unilaterali. Nelle reti unilaterali la corrente può fluire solo in una direzione. Diodi, transistor e altri componenti elettronici vengono utilizzati in questo tipo di reti.
• Anche i componenti non lineari sono esenti dalla legge di Ohm. I componenti non lineari hanno una corrente che non è proporzionale alla tensione applicata, il che implica che il valore di resistenza di tali elementi varia a seconda della tensione e della corrente. Il tiristore è un esempio di elemento non lineare.

Analogie della legge di Ohm

Esistono varie analogie fornite in passato per spiegare la Legge di Ohm, alcune delle analogie più comuni sono:

• Analogia del tubo dell'acqua
• Analogia della temperatura

Discutiamo queste analogie in dettaglio.

Analogia del tubo dell'acqua per la legge di Ohm

Sappiamo che la corrente che passa attraverso qualsiasi circuito dipende dalla tensione applicata e dalla resistenza del circuito. Ma possiamo vedere la corrente che scorre attraverso il circuito, per capirlo meglio utilizziamo l'analogia del tubo dell'acqua in cui l'acqua che scorre rappresenta la corrente e possiamo comprendere la legge di Ohm utilizzando questo concetto.

L'acqua che scorre attraverso i tubi è simile alla corrente che scorre attraverso il circuito elettrico. Sappiamo che in un circuito elettrico, è necessaria la tensione per spostare la corrente nel circuito allo stesso modo. La pressione nel sistema di tubazioni dell'acqua consente all'acqua di fluire facilmente nel sistema.

Se la pressione aumenta, più acqua scorre attraverso il tubo, il che ricorda la legge di Ohm che afferma che se la tensione aumenta, più corrente scorre attraverso il circuito elettrico.

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Analogia della temperatura

Allo stesso modo anche un circuito termico può essere paragonato ad un conduttore ohmico. In questo caso, il gradiente di temperatura funziona in modo simile alla tensione e il flusso di calore funziona in modo simile alla corrente.

Per saperne di più,

• Resistenza
• Fattori che influenzano la resistenza
• Autoinduttanza

Esempi risolti sulla legge di Ohm

Esempio 1: Trova la resistenza di un circuito elettrico con una tensione di alimentazione di 15 V e una corrente di 3 mA.

Soluzione:

Dato:

V = 15 V,

io = 3 mA = 0,003 A

La resistenza di un circuito elettrico è data da:

⇒ R = V/I

⇒ R = 15 V / 0,003 A
⇒ R = 5000 Ω
⇒ R = 5 kΩ

Quindi, la resistenza di un circuito elettrico è 5 kΩ .

Esempio 2: se la resistenza di un ferro da stiro è di 10 Ω e attraverso la resistenza scorre una corrente di 6 A. Trova la tensione tra due punti.

Soluzione:

Dato:

I = 6 A, R = 10 Ω

La formula per calcolare la tensione è data come:

V = io × R

⇒ V = 6 A × 10 Ω
⇒ V = 60 V

Quindi, la tensione tra due punti è 60 V .

Esempio 3: Trova la corrente che passa attraverso il conduttore assorbendo 20 volt quando la potenza assorbita da esso è di 60 watt.

Soluzione:

Secondo Ohm P = VI

Dato P = 60 watt, V = 20 volt

⇒ I = P/V
⇒ I = 60/20
⇒ Io = 3 A

Quindi la corrente che scorre attraverso il conduttore è 3A

Esempio 4: Una batteria da 6 V è collegata alla lampadina con resistenza 4 Ω. Trova la corrente che passa attraverso la lampadina e la potenza del circuito.

Soluzione:

Dato,
V=6V
R = 4 Ω

Lo sappiamo,

V = IR (Legge di Ohm)

⇒ 6 = 4R

⇒ I = 6 ÷ 4 = 1,5 A

⇒ I = 1,5 A

Pertanto, la corrente che scorre attraverso la lampadina è di 1,5 A

Per la potenza del circuito

P = VI

⇒ P = (6)(1,5)

⇒ P = 9 watt

Pertanto, la potenza del circuito è di 9 watt.

Domande frequenti sulla legge di Ohm

Q1: Cos'è la legge di Ohm?

Risposta:

Secondo la legge di Ohm, la corrente che passa attraverso il conduttore è direttamente proporzionale alla differenza di potenziale ai capi del conduttore, se la temperatura e le altre condizioni fisiche non cambiano.

Q2: Chi ha scoperto la legge di Ohm?

Risposta:

Il fisico tedesco Georg Simon Ohm fu il primo a spiegare la legge di Ohm. Egli affermò che la corrente che passa attraverso il conduttore è direttamente proporzionale alla tensione applicata.

Q3: La legge di Ohm è universalmente applicabile?

Risposta:

No, la legge di Ohm non è una legge universale in quanto non è applicabile a tutti i circuiti elettrici.

• I circuiti che obbediscono alla Legge di Ohm sono chiamati Circuito Ohmico
• I circuiti che non obbediscono alla legge di Ohm sono chiamati circuiti non ohmici

Q4: Quando è stata scoperta la legge di Ohm?

Risposta:

La legge di Ohm fu enunciata per la prima volta da Georg Simon Ohm nel suo libro The Galvanic Chain, Mathematical Edited nell'anno 1827.

Q5: Qual è l'unità di Resistenza?

Risposta:

L'unità SI di resistenza è Ohm. È indicato con Ω.

imbottitura np

Q6: Qual è la formula dimensionale per la resistenza?

Risposta:

La formula dimensionale per la resistenza è [M¹l²T^-3IO^-2]

D7: Perché la legge di Ohm non si applica ai semiconduttori?

Risposta:

I dispositivi semiconduttori sono di natura non lineare, per cui la legge di Ohm non si applica ad essi. Ciò indica che il rapporto tensione-corrente non rimane costante al variare della tensione.

Q8: Quando fallisce la legge di Ohm?

Risposta:

Il comportamento dei semiconduttori e dei dispositivi unilaterali come i diodi definisce la legge di Ohm. Se fattori fisici come la temperatura e la pressione non vengono mantenuti costanti, la legge di Ohm potrebbe non fornire gli effetti desiderati.