Ohm
Georg Ohm insegnava matematica in un ginnasio di Colonia e la sera misurava la corrente nei fili. Le batterie dell’epoca si scaricavano in fretta, così nel 1826 ricorse a una termocoppia: una giunzione nell’acqua bollente, l’altra nel ghiaccio che fonde. Dava una tensione costante. Ohm cambiava fili di lunghezze diverse e osservava di quanto deviava l’ago magnetico sopra il filo.
Nel 1827 descrisse la legge: la corrente è proporzionale alla tensione e inversamente proporzionale alla resistenza. Il libro fu accolto con freddezza, e il riconoscimento arrivò a Ohm solo una quindicina d’anni dopo. Un ohm è la resistenza con cui una tensione di 1 V spinge una corrente di 1 A. La resistenza di un bollitore è di circa 26 Ω, un resistore su una scheda è di migliaia di ohm.
| Notazione | Ω |
| Definizione | volt per ampere · V/A · kg·m²·s⁻³·A⁻² |
| Valori di riferimento | R_K — 25 812,807 45 Ω · ohm internazionale — 1,000 49 Ω · impedenza del vuoto — 376,73 Ω |
| Introdotta | 1861, Associazione britannica · ohm internazionale 1881 · nel SI dal 1960 |
| Norme | ISO 80000-6 · IEC 60062 · SI Brochure 9th ed. |
| Valori tipici | 17 mΩ — un metro di filo di rame da 1 mm² · 26 Ω — resistenza di un bollitore · 4,7 kΩ — resistore su una scheda |
01 · Definizione
Un volt per ogni ampere
La resistenza R indica quale tensione serve per far passare in un conduttore una corrente di un ampere. Un ohm è un volt per ampere. Gli elettroni nel metallo urtano di continuo gli atomi del reticolo, che vibrano, e cedono loro energia. Per questo un filo percorso da corrente si scalda.
La resistenza di un filo cresce con la lunghezza e diminuisce con lo spessore. Dipende anche dal materiale: il nichelcromo ha una resistività 65 volte maggiore del rame. Nei metalli la resistenza aumenta col riscaldamento, nel carbone invece cala leggermente.
Come leggere un resistore dalle fasce
Su un resistore minuscolo le cifre non si possono stampare, così il valore si dipinge ad anelli. Le prime due fasce sono cifre, la terza è il moltiplicatore, la quarta, staccata dalle altre, la tolleranza. Nero vale 0, marrone 1, rosso 2 e così via lungo l’arcobaleno fino a bianco 9. Scegliete i colori e sotto comparirà il valore con i limiti di tolleranza.
La resistenza di un filo è uguale alla resistività del materiale moltiplicata per la lunghezza e divisa per la sezione. Cento metri di filo di rame da 1 mm² di sezione hanno 1,7 Ω. La resistenza di un bollitore da 2 kW a 230 V è di circa 26 Ω: si fa in nichelcromo, sottile e corta.
Quando la legge di Ohm vale e quando no
A sinistra un alimentatore da laboratorio: tensione fino a 24 V, corrente limitata a dieci ampere. Tra due morsetti è teso un filo. La corrente lo scalda e, col calore, il filo si incurva, diventa rosso, poi giallo, e può fondere. A destra una lente mostra l’interno: i punti viola sono gli atomi del reticolo, che tremano tanto più quanto più il metallo è caldo; quelli turchesi sono elettroni, e un lampo è un urto. Potete immergere il filo nell’acqua: lì non supera i 100 °C. Il tempo nella scena scorre quattro volte più veloce.
Regolate la tensione e guardate come si scalda il filo.
02 · Conversione
| Unità | Valore | Dove si incontra |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
Il filamento di una lampadina da 60 W, caldo, ha circa 880 Ω, freddo tredici volte meno.
Il siemens è l’inverso: una conduttanza di 1 S significa una resistenza di 1 Ω, e 1 mS significa 1 kΩ.
Un superconduttore ha resistenza esattamente nulla: la corrente in un anello superconduttore circola per anni senza sorgente.
03 · Ordini di grandezza
04 · Strumenti di misura
05 · Regole di scrittura
06 · Unità vicine
07 · Sezione storica
L’ohm internazionale del 1893 è la resistenza di una colonna di mercurio lunga 106,3 cm e con una massa di 14,4521 g a 0 °C, cioè con una sezione di circa 1 mm². Si usava il mercurio perché è facile da purificare e da versare in un tubo allo stesso modo in qualsiasi laboratorio. In seguito si scoprì che questo ohm era più grande di quello attuale dello 0,049 %.
Dal 1990 l’ohm si conserva con l’effetto Hall quantistico. In una pellicola sottile, in un forte campo magnetico e a temperature bassissime, la resistenza di Hall si assesta su gradini regolari R_K/i. La costante di von Klitzing R_K = h/e² vale 25 812,807 45 Ω, e dal 2019 questo numero è esatto.
Catalogo delle grandezze
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Una goccia d'acido cambia il colore del succo, il sale colora la fiamma, l'acqua gela con un colpo. Sotto, tutte le schede di Simetrium, per disciplina e in ordine alfabetico.
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