Come spiegare la legge di Ohm

tramite: O2O
Difficoltà: media
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Introduzione

Questo articolo ha lo scopo di spiegare come funziona la legge di Ohm e la resistenza elettrica.
In un regime stazionario la carica elettrica Q che attraversa una sezione S del circuito nel tempo t è: Q = I*t. La relazione relativa all'energia ceduta per effetto Joule può allora essere scritta nel seguente modo:
W = R*I^2*t = R*I*(I*t) = R*I*Q.

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Il prodotto R*I rappresenta quindi il lavoro compiuto dalle forze agenti su una carica Q, quando questa percorre il conduttore di resistenza R, diviso la carica stessa; Cioè rappresenta la differenza di potenziale tra gli estremi del conduttore di resistenza R:
V = R*I

.

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Questa relazione esprime la legge di Ohm: la differenza di potenziale agli estremi di un conduttore è direttamente proporzionale all'intensità di corrente che lo percorre; il fattore di proporzionalità è dato da R, resistenza del conduttore.

Continua la lettura
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Ricapitolando, la relazione W = R*I^2*t viene trasformata in W = (R*I)*(I*t) = R*I*Q (essendo Q = I*t.).
Si può anche scrivere W/Q = R*I e poiché il rapporto tra energia posseduta da una carica e la carica stessa è il potenziale elettrico si ha: W/Q = V = R*I; la relazione V = R*I esprime la legge di Ohm; la potenza elettrica può essere così espressa: P = R*I^2 = (R*I)*I = V*I.
L'unità di misura della resistenza è l'ohm.

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La relazione inversa I = V/R indica invece che l'intensità di corrente che percorre un conduttore è direttamente proporzionale alla differenza di potenziale ai suoi estremi ed inversamente proporzionale alla sua resistenza.
La relazione V = R*I ci consente di ottenere una diversa espressione per la potenza elettrica; essa è pari a:
P = R*I^2 e tenendo conto che: V = R*I si ottiene P = V*I
Si ha cioè che la potenza elettrica ceduta tra due punti di un conduttore è pari al prodotto dell'intensità di corrente che l'attraversa per la differenza di potenziale tra i due punti.

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L'energia ceduta per effetto Joule è pari a quella fornita agli elettroni dal generatore affinché questi possano spostarsi dal polo positivo a quello negativo, energia che viene immagazzinata dai singoli elettroni sotto forma di energia potenziale.
Tuttavia invece di parlare di energia potenziale, cioè dell'energia posseduta da una ben precisa carica Q, è opportuno parlare di potenziale, cioè dell'energia posseduta da una carica diviso la carica stessa; per differenza di potenziale tra due punti di un circuito si intende quindi indicare l'energia ottenibile tra i due punti riferita alla carica, cioè per unità di carica. Si ha di conseguenza:
V = W/Q = R*I*Q/Q = R*I.

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