Tecnica

Legge di Ohm e dissipazione termica

Oggi illustriamo un impiego pratico della legge di Ohm. Per mezzo delle formule proposte nel numero scorso, calcoleremo la corrente che scorre in una resistenza e la dissipazione termica del componente utilizzando un circuito molto semplice

Impiego pratico della legge di Ohmimpiego pratico della legge di Ohm

In “cos’è la corrente” abbiamo trattato la legge di Ohm e le relazioni che legano la tensione (V), la corrente (I), la resistenza (R) e la potenza (W). Oggi usiamo le formule che esprimono tali relazioni, che ci permetteranno di familiarizzare con la legge in questione. Inoltre analizzeremo l’aspetto della dissipazione termica. Nella figura è visibile un semplicissimo circuito: una resistenza da 10 Ohm collegata tra i poli positivo e negativo di una batteria da 12 Volt. Se al posto della resistenza ci fosse un tratto di conduttore elettrico ideale con resistenza nulla, e la batteria fosse una batteria ideale, avremmo nel circuito lo scorrimento di una quantità infinita di corrente. Ciò è verificabile per via matematica. Sul numero scorso infatti abbiamo espresso la corrente in termini di rapporto tensione/resistenza (3): I = V/R. Se, con V che rimane costante, facciamo tendere R a zero, la quantità I tenderà all’infinito. Ciò avrà come conseguenza un considerevole aumento di calore: il conduttore diventerà rovente e la guaina isolante probabilmente fonderà. La resistenza collegata tra i poli della batteria, invece, funziona da limitatore. Se inseriamo il suo valore, 10 Ohm, nella formula (3), la corrente che scorre nel circuito assume valori finiti: I = V/R = 12/10 = 1,2 Ampère. Tuttavia vi sarà ugualmente una certa produzione di calore. Per dimensionare adeguatamente il componente è necessario calcolare la potenza dissipata sotto forma di energia termica. Per farlo possiamo usare la formula che esprime la potenza in termini di tensione e resistenza: W = V²/R. Avremo allora: W = 12²/10 = 14,4 Watt. Allo stesso risultato si giunge utilizzando un’altra formula, che esprime la potenza come prodotto tra il quadrato della corrente e la resistenza: W = I²R = (1,2)² x 10 = 14,4 Watt. Se la potenza dissipata è di 14,4 Watt, per rimanere entro i margini di sicurezza sarà bene usare una resistenza da 30 Watt. Come ulteriore esperimento possiamo calcolare la corrente e la dissipazione di potenza che si hanno portando il valore della resistenza a 22 Ohm e mantenendo costante la tensione a 12 Volt. Per semplicità omettiamo i passaggi e riportiamo i valori finali: I = 0,54 Ampère e W = 6,54 Watt. Quindi sarà bene usare una resistenza di almeno 12/15 Watt.

Semplice circuito costituito da una resistenza da 10 Ohm collegata tra i poli positivo e negativo di una batteria da 12 Volt

Semplice circuito costituito da una resistenza da 10 Ohm collegata tra i poli positivo e negativo di una batteria da 12 Volt

Semplice circuito costituito da una resistenza da 10 Ohm collegata tra i poli positivo e negativo di una batteria da 12 Volt. Con tali parametri, nel circuito scorre una corrente di 1,2 Ampère; la potenza dissipata dalla resistenza sotto forma di calore è di 14,4 Watt.

Giovanni Mancini

Ingegnere, pilota, giornalista appassionato da sempre di auto e motori. Segue la direzione di questo portale newsauto.it ed è direttore responsabile dei magazine Elaborare, Elaborare 4×4 ed Elaborare Classic da oltre 20 anni il riferimento degli appassionati. Nell’anno 2004 ha conseguito il titolo di Campione Italiano nel Campionato Velocità Turismo. Pilota attualmente attivo su gare in pista del Campionato Italiano Turismo e nei monomarca Seat e Renault. Tra le tante auto speciali provate ce n’è una in particolare (esclusiva italiana): la Mazda 787B vincitrice della 24H di Le Mans nel 1991.

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