Legge di Ohm e partitore di tensione
Cambia la tensione e le resistenze e guarda come scorre la corrente e come si ripartisce la tensione. Il colore dei fili indica il loro potenziale.
La legge di Ohm
La legge di Ohm lega le tre grandezze fondamentali di un circuito: la tensione V (in volt), che spinge le cariche; la corrente I (in ampere), cioè la quantità di carica che passa ogni secondo; e la resistenza R (in ohm), che si oppone al loro passaggio.
V = R · I I = V / R R = V / I
Un’analogia utile è l’acqua in un tubo: la tensione è la pressione, la corrente è la portata e la resistenza è una strozzatura. Con più pressione passa più acqua; con un tubo più stretto, meno. Nel grafico corrente-tensione una resistenza è una retta di pendenza 1/R.
Potenza
L’energia che la resistenza trasforma in calore ogni secondo è la potenza P = V · I = I² · R, in watt. Per questo le resistenze hanno una potenza massima: una tipica resistenza da 1/4 di watt si brucia se deve dissiparne di più.
Il partitore di tensione
Con due resistenze in serie la corrente è la stessa in entrambe e la tensione della pila si ripartisce in proporzione ai loro valori. La tensione su R2 è:
Vout = Vin · R2 / (R1 + R2)
Il partitore di tensione è ovunque: per leggere sensori resistivi (luce, temperatura), adattare livelli logici da 5 V a 3,3 V o polarizzare un transistor. Attenzione: se colleghi un carico all’uscita, questo finisce in parallelo a R2 e la tensione scende; per questo un partitore non sostituisce un alimentatore.
Domande frequenti
Che resistenza serve per un LED?
Si applica la legge di Ohm alla tensione in eccesso: R = (Valim − VLED) / I. Per un LED rosso (circa 2 V) a 20 mA con alimentazione a 5 V, R = (5 − 2) / 0,02 = 150 Ω. I LED blu e bianchi hanno una caduta di circa 3 V, quindi a 5 V bastano circa 100 Ω. Se il risultato non è un valore commerciale, scegli quello immediatamente superiore.
Che potenza deve sopportare la resistenza?
Calcola la potenza dissipata con P = I² · R o P = V² / R e scegli una resistenza che ne sopporti almeno il doppio. Nell’esempio del LED, P = 0,02² × 150 = 0,06 W, quindi una normale resistenza da 1/4 W è più che sufficiente. Se è sottodimensionata si scalda e può bruciarsi o cambiare valore.
Come passo da 5 V a 3,3 V con un partitore di tensione?
Con Vout = Vin · R2 / (R1 + R2) serve che R2 sia il doppio di R1: ad esempio, R1 = 10 kΩ e R2 = 20 kΩ danno 3,33 V. Va bene per adattare un segnale logico a 5 V all’ingresso di un microcontrollore a 3,3 V, ma non per alimentare qualcosa: appena il carico assorbe corrente, la tensione di uscita cala.
La legge di Ohm vale sempre?
Solo per i materiali detti ohmici, come le resistenze e i fili metallici a temperatura costante. Un LED o un diodo non la seguono: la corrente cresce in modo esponenziale con la tensione. Nemmeno una lampadina a filamento, la cui resistenza aumenta molto scaldandosi. In ogni punto di lavoro si può comunque usare R = V / I.