In generale. al variare della differenza di potenziale (d.d.p.) applicata ai capi di un circuito elettrico varierà la corrente che vi fluisce. Se si riportano su un grafico i valori della corrente che corrispondono ad assegnati valori della d.d.p. si ottiene una curva, detta caratteristica tensione-corrente del carico.
Di particolare interesse sono i cosiddetti carichi resistivi (o resistori), i quali presentano una caratteristica lineare, ossia una retta passante per l'origine. In tal caso, il rapporto fra la d.d.p. (o tensione) e la corrente è costante. Tale rapporto viene detto resistenza:
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R |
= |
V I |
La formula scritta prende il nome di prima legge di Ohm e i circuiti che la soddisfano vengono detti circuiti ohmici.
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la resistenza si misura in Ohm =Volt/Ampère e si indica con la lettera greca Ω (omega maiuscola). Un resistore ha resistenza pari ad 1 Ω se in esso fluisce una corrente di 1 A quando ai suoi capi è applicata una d.d.p. di 1 V.
I circuiti ohmici sono tipicamente normalissimi fili di materiale conduttore di assegnata lunghezza e sezione. Si può verificare che la resistenza R di un circuito ohmico è legata alla sua lunghezza L e alla sua sezione S dalla semplice relazione (seconda. legge di Ohm)
ρ L
S |
Il fatto che la resistenza di un conduttore cresca con la sua lunghezza è piuttosto intuitivo. A parità di corrente, cioè del numero di elettroni che fluiscono entro due fili conduttori di uguale sezione e dello stesso materiale, le forze del campo elettrico dovranno compiere un lavoro maggiore per spostare gli elettroni nel conduttore più lungo che in quello più corto. Questo per il semplice fatto che nel primo gli elettroni devono compiere un tragitto più lungo. Lavoro maggiore significa differenza di potenziale maggiore ai capi del conduttore più lungo, e siccome la resistenza è pari al rapporto fra d.d.p. e corrente, il conduttore più lungo avrà resistenza maggiore.
Che la resistenza decresca al crescere della sezione è spiegabile intuitivamente osservando che in un circuito idraulico il fluido che circola entro un tubo che si biforca tenderà a fluire per la maggior parte nel ramo più largo, mentre solo una piccola parte confluirà nel più stretto. Ciò testimonia che il ramo più stretto oppone una maggior resistenza al fluido, il che può essere esteso al discorso dei fili conduttori.
Da ultimo, va osservato che la resistività dei conduttori varia con la temperatura, e precisamente cresce al crescere della temperatura. La giustificazione di ciò risiede nel fatto che al crescere della temperatura aumenta l'agitazione termica degli ioni che costituiscono il reticolo cristallino del conduttore. Questo comporta, oltre alla dilatazione termica del filo, fenomeno che in questa sede non ci interessa, che gli elettroni subiscono un numero maggiore di "urti" contro gli ioni del reticolo, e sono quindi maggiormente ostacolati nel loro flusso entro il conduttore.
Per concludere, si è ora in grado di comprendere perché un corto circuito danneggerebbe un generatore elettrico: la bassa resistenza dei fili di collegamento comporterebbe che in essi fluisca una elevatissima corrente, che scalderebbe il generatore fino a farlo fondere.